سیماب

هیدرات متان چیست؟
تولید متان نیز مانند گاز طبیعی با تخریب بافت‌های گیاهی آغاز می‌شود. متان تولیدی از میان خلل و فرج سنگ‌های پوسته به اعماق آن نفوذ می‌کند و در صورتی که شرایط مهیا باشد، به هیدرات متان تبدیل خواهد شد. این فرآیند به دمای نزدیک به صفر درجه سانتی‌گراد و فشار حدود 50 اتمسفر (50 برابر فشار هوا در سطح دریا) نیاز دارد تا بلورهای یخ بتوانند متان تولیدشده را درون ساختار چند ضلعی‌شان حبس کنند. در عمل، این شرایط عمدتا در میان و زیر لایه‌های یخ اعماق دریا‌ها و اقیانوس‌های منطقه فلات قاره و در عمق 200 تا 400 متری آب فراهم می‌شود.

تا همین اواخر، مهندسان همیشه به‌طور اتفاقی در حین حفاری ذخایر نفت و گاز، آن‌هم به عنوان عامل ترکیدگی لوله‌ها یا انسداد خطوط با این ترکیب برخورد می‌کردند. دیدگاه‌ها زمانی تغییر کرد که مشاهدات نشان داد در اطراف بسیاری از سایت‌های رها شده، گاز متان فضای منافذ یخ را با غلظتی حدود 50 درصد یا بالاتر و چگالی‌ای 160 برابر چگالی‌اش در دما و فشار روی زمین پوشانده است. این کشف، لایه‌های یخ را به معدنی طلایی برای کشورهای مختلف و شرکت‌های انرژی تبدیل کرد.

در سال 2007 / 1386، یک گروه تحقیقاتی آمریکایی، ذخایری از هیدرات متان را با ظرفیت 80 درصد از فضای منافذ یخ در منطقه آلاسکا کشف کرد. تیم کولت، پژوهشگر سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده که عضوی از این گروه بوده، احتمال می‌دهد این معدن غنی سوخت در سرتاسر شیب شمال آلاسکا ادامه داشته باشد. این منطقه هم‌چنین تاسیسات نفتی خلیج Prudhoe و پناهگاه ملی حیات‌وحش شمالی را در بر می‌گیرد و همین نگران‌کننده است.

برآورد می‌شود، بین 0.7 تا 4.4 هزار میلیارد متر‌مکعب هیدرات متان به تنهایی در منطقه آلاسکا وجود داشته باشد. این مقدار دست‌کم می‌تواند 100 میلیون خانه را برای یک دهه گرم کند. این فوق‌العاده است. اما هنوز کسی نمی‌داند چه مقدار از این حجم را می‌توان در مقیاس صنعتی استخراج کرد. آیا اصلا حفاری و استخراج این گاز مقرون به صرفه است؟

استخراج متان یخ‌زده
تا به امروز دو روش برای استخراج متان به‌کارگرفته شده است. یکی حفاری منطقه و کاهش فشار اولیه است که اجازه می‌دهد این گاز از هیدرات متان جدا شده و به سمت دهانه چاه‌ها صعود کند. روش دوم، پمپاژ بخار یا آب داغ است که می‌تواند متان را از شبکه یخی محیط بر آن جدا کند.

در سال 2002 / 1381، پژوهشگران هر دو روش را در دلتای رودخانه در شمال کانادا آزمایش کردند. هر دو روش موفقیت‌آمیز بود، با این تفاوت که پمپاژ بخار یا آب داغ، چندان مقرون به صرفه نبود. جالب است، بدانید که در فروردین 1387، سازمان زمین‌شناسی کانادا با استفاده از تکنیک کاهش فشار موفق شد بیش از بیست‌هزار متر‌مکعب گاز متان را از ذخایر این منطقه طی 6 روز استخراج کند. این درحالی است که ژاپن و کره جنوبی، دو کشوری که سهم چندانی از سایر سوخت‌های فسیلی ندارند، نیز منابعی غنی از هیدرات متان را در مناطق مختلفی از کشورشان کشف کرده‌اند و تلاش می‌کنند با استفاده از همین روش تا سال 2016 / 1395، این سایت‌ها را به بهره‌برداری برسانند. با این تفاسیر، استخراج گاز متان حداقل در قاره آسیا بسیار نزدیک و محتمل به نظر می‌رسد.

مشکلات سوخت قطبی
بهره‌برداری از این منابع هم مخالفانی دارد. کسانی که معتقدند باید به هر شکل به کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی پایبند بود، می‌گویند هرچند گازهای گلخانه‌ای ناشی از متان کمتر از زغال سنگ است، اما باز هم می‌تواند به گرم‌تر شدن زمین منجر شود.

مسئله مهم‌تر از سوخت متان، نشت آن از ذخایر فعلی این گاز است. متان خود یک گاز گلخانه‌ای است که تاثیرش در مقایسه با دی‌اکسید کربن 20 برابر قوی‌تر است؛ یعنی اثر هر مولکول متان در گرم شدن زمین معادل 20 مولکول دی‌اکسید کربن است. دانشمندان سواحل کالیفرنیا را پس از پدیده ال‌نینو برای این مورد مثال می‌زنند. پس از این پدیده، فقط در کف اقیانوس، دما یک درجه سانتی‌گراد بالا رفته است.

بهره‌برداری از ذخایر هیدرات متان نگرانی‌های دیگری را هم ایجاد کرده است. اینجا تعادل ظریفی وجود دارد: ممکن است متانی که خارج می‌شود، با کاهش فشار منطقه به شکستن لایه‌های نزدیک به آن منجر شود و یک‌سری واکنش زنجیره‌ای غیرقابل کنترل را که می‌تواند جریانی سیال از هیدرات متان را در زیر آب ایجاد کند و به فروریختن بستر اقیانوس یا حتی وقوع سونامی ختم شود، آغاز کند.

شواهد و مدارکی وجود دارند که نشان می‌دهند حدود هشت‌هزار سال پیش چنین اتفاقی در منطقه استورگای نروژ روی داده و به فرورختن 400 کیلومتر از صخره‌های زیردریایی در لبه فلات قاره و ته‌نشین شدن 3500 کیلومتر مکعب از رسوب دریایی به بستر اقیانوس منتهی شده است. این نتایج با سونامی ویرانگر سال 2004 / 1383 در جنوب‌شرقی آسیا برابری می‌کند.

برای جلوگیری از آغاز این واکنش، دانشمندان روش سومی را پیشنهاد کرده‌اند و آن، جایگزینی گاز متان در حین استخراج با دی‌اکسید کربن است. این روش به شکل آزمایشگاهی سریع و موفقیت‌آمیز بوده، ساختار اولیه بلورها دست‌نخورده باقی مانده و حتی بلورهای حاوی دی‌اکسید کربن به مراتب پایدار‌تر از بلورهای هیدرات متان بوده‌اند. تنها مشکل این روش، این است که ایجاد زیرساخت‌های تولید و جابجایی گاز جایگزین، مقرون به صرفه نیست.

کلمات کلیدی :