هيدرات الميثان

ميثان "الثلج المحترق". ينطلق بالتسخين، الإحتراق، تقطير المياه.
بنية الكالثرات (جامعة گوتنگن).
المصدر: المسح الجيولوجي الأمريكي.

الميثان العقدي Methane clathrate (CH4•5.75H2O[1])أو هيدرات الميثان methane hydrate، أو ثلج الميثان methane ice، ثلج النار fire ice، أو هيدرات الغاز الطبيعي natural gas hydrate، أو هيدرات الغاز gas hydrate، هو مركب كلاثرات (على وجه التحديد مركب الهيدرات العقدية)، يحتوي على كمية كبيرة من الميثان محاط ببنية بلورية من الماء، يكون مادة صلبة تشبه الثلج.[2] كان يعتقد أنه يتكون فقط في المناطق الخارجية في النظم الشمسي التي تنخفض فيها درجات الحرارة ويشيع وجود الثلج السائل، إلا أنه تم العثور على ودائع كبيرة من كالثرات الميثان تحت قاع المحيط على كوكب الأرض.[3] تقدر الكميات العالمية من الكربون الموجود في هيدرات الغاز بضعفي كمية الكربون الموجود في جميع أنواع الوقود الأحفورية المعروفة على الأرض.[4]

هيدرات الميثان مكون شائع في الغلاف الأرضي البحري الضحل، وتتواجد في البنى الرسوبية والنتوءات على قاع المحيطات. يعتقد أن هيدرات الميثان قد تشكلت عن طريق هجرة الغاز على طول الفوالق الجيولوجية، وأعقبها ترسيب، أو تبلور، واحتكاك تيار الغاز المتصاعد مع مياه البحر الباردة. تتواجد هيدرات الميثان أيضاً في ice cores القطبية الجنوبية، ويرجع سجل تاريخ تركيزات ميثان الغلاف الجوي إلى 800.000 سنة مضت.[5] سجل الميثان العقدي الثلجي مرجع أساسي للبيانات الخاصة بأبحاث الاحترار العالمي، مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

البنية والتركيب

مخطط حالة هيدرات الميثان. المحور الرأسي يوضح درجات الحرارة من -15 إلى 33 سلسيوز، والمحور الأفقي يوضح الضغط من 0 إلى 120.000 كيلوپاسكال (0 إلى 1.184 ضغط جوي) على سبيل المثال، عند درجة حرارة 4 سلسيوز، يتتشكل هيدرات الميثان عند ضغط 50 ضغط جوي.

متوسط تركيب عقدة الميثان هو 1 مول من الميثان لكل 5.75 مول من الماء، رغم أن هذا التركيب يعتمد على عدد جزئيات الميثان "الملائمة" الموجودة في البنى المختلفة الشبكة المائية. الكثافة الملاحظة تبلغ 0.9 گ/سم3.[6] في المتوسط، يحتوي لتر واحد من هيدرات الميثان على، 168 لتر من غاز الميثان (في ظروف ضغط وحرارة قياسية).[nb 1]


الودائع الطبيعية

التوزيع العالمي المؤكد أو الرواسب التي تحتوي على الغاز الطبيعي، 19965.
المصدر: المسح الجيولوجي الأمريكي
أنواع ودائع هيدرات الميثان.[7]
الرواسب التي تحتوي على هيدرات الغاز، من منطقة الإندساس قبالة سواحل اوريگون.
تركيب عينة هيدرات الغاز، من منطقة الإندساس قبالة سواحل اوريگون.

تتجمع هيدرات الميثان عند الغلاف الصخري الضحل (على عمق < 2,000 م). علاوة على ذلك، توفرت الشروط الضرورية للعثور على هيدرات الميثان في الصخور الرسوبية القارية القطبية حيث تنخفض درجات الحرارة عن 0 °س؛ أو في الرواسب المحيطية على أعماق تزيد عن 300 م حيث تصل درجات الحرارة إلى حوالي 2 °س. علاوة على ذلك، فإن المياه العميقة في البحيرات يمكن أن تحتوي على هيدرات الغاز أيضاً، مثل بحيرة بايكال العذبة في سيبريا.[8] تقع الودائع القارية في سيبريا وألاسكا في قيعان الأحجار الرملية والطميية على أعماق أقل من 800 م. تبدو الودائع المحيطة منتشرة في الرصيف القاري ويمكن أن تتوادد مع الرواسب على عمق أو بالقرب من راسب سطح المياه. وقد تحتوي على ودائع أكبر من الميثان الغازي.[9]

المحيطي

يوجد نوعان مختلفان من الودائع المحيطية. أكثرها شيوعاً يحتوي على (> 99%) من الميثان في البنية العقدية الأولى ويوجد بصفة عامة في الرواسب. هنا، يكون الميثان خفيف نظائرياً (δ13C < -60‰) مما يدل على أنه مشتق من اختزال CO2. يعتقد أن ودائع هيدرات الميثان على هذا العمق قد تشكلت في الموقع من الميثان المنتج جرثومياً، حيث δ13C تكون كميات الميثان العقدي والمحيط المنحل متشابهة.[9] ومع ذلك، يعتقد أيضاً أن المياه العذبة المستخدمة في الضغط في آبار النفط والغاز في الجليد العائم وعلى إمتداد الأرصفة القارية في العالم، تتحد مع الميثان الطبيعي لتشكل الكالثرات في العمق وتحت الضغط، حيث أن لا يمكن لهيدرات الميثان أن يتشكل، مبدئياً في المياه المالحة. الاختلافات المحلية قد تكون شائعة جداً، مثل عملية تشكيل الهيدرات، والتي تستخلص المياه النقية من تكوينات المياه المالحة، والذي قد يؤدي عادة إلى زيادات محلية، ويحتمل أن تكون كبيرة في ملوحة المياه.[10] عادة ما تستبعد الهيدرات الملوحة في السوائل الجوفية التي تتشكل منها، وبالتالي يكون لديها مقاومة كهربية مرتفعة تماماً مثل الجليد والرواسب التي تحتوي على الهيدرات يكون لديها مقاومة أعلى مقارنة بالرواسب الخالية من هيدرات لغاز (Judge [67])[بحاجة لمصدر].

تقع هذه الودائع في منطقة العمق المتوسط على عمق حوالي 300-500 متر في الرواسب (منطقة استقرار هيدرات الغاز) حيث تتواجد مع الميثان المنحل في المياه-المسامية العذبة، وليس المالحة. فوق هذه المنطقة يتواجد الميثان فقط في شكله المنحل عند تركيزات تأخذ في الانخفاض نحو الرواسب السطحية. أسفلها، يتواجد الميثان في حالة غازية. عند بلاك ريدج فوق الارتفاع القاري الأطلسي، تبدأ منطقة استقرار هيدرات الغاز على عمق 190 م وتستمر حتى 450 م، حيث تصل إلى التوازن مع الحالة الغازية. تشير القياسات إلى أن الميثان يشغل 0-9% من حيث الحجم في منطقة استقرار هيدرات الغاز، و~12% في المنطقة الغازية.[11]

النوع الثاني الأقل شيوعاً يوجد في رواسب السطح، بعض العينات لها خصائص أعلى من سلسلة الهيدروكربونات الطويلة (< 99% ميثان) حيث تحتوي على البنية العقدية الثانية. الكربون في هذا النوع من البنى العقدية أثقل نظائرياً من (δ13C يصل إلى -29 من -57 ‰) ويعتقد أنه هاجر إلى أعلى من الرواسب العميقة، حيث تشكل الميثان من التحلل الحراري للأجسام العضوية. عثر على أمثلة لتلك الودائع في خليج المكسيك وبحر قزوين.[9]

بعض الودائع لها خصائص متوسطة بين بين الأنواع المتكونة من مصادر جرثومية وحرارية ويعتبر أنها تشكلت من خليط من المصدرين.

الميثان في هيدرات الغاز is dominantly generated by microbial consortia degrading organic matter في البيئات منخفضة الأكسجين حيث ينتج الميثان نفسه بواسطة العتائق المولدة للميثان. المادة العضوية الموجودة في السنتيمترات القليلة من الرواسب تهاجمها اولاً الجراثيم الهوائية، مولدة ثاني أكسيد الكربون، الذي يهرب من الرواسب إلى عمود المياه. تحت هذه المنطقة من النشاط الهوائي، تحدث العمليات اللاهوائية، والتي تشمل، تباعاً مع العمق، الخفض الجرثومي للنتريت/النترات، الأكاسيد الفلزية، وتنخفض بعدها الكبريتات إلى الكبريتيد. أخيراً، عندما تستنفذ الكبريتات، يصبح methanogenesis هو المسار السائد لإعادة التمعدن الكربوني العضوي.

إذا كان معدل الترسيب منخفضاً (حوالي 1 سم/سنوياً)، يكون محتوى الكربون العضوي منخفضاً (حوالي 1%)، ويكون الأكسجين وفيراً، وتستنفد الجراثيم الهوائية جميع المواد العضوية في الرواسب بشكل أسرع من نضوب الأكسجين، لذا فالمؤكسدات منخفضة الطاقة غير مستخدمة. لكن عندما ترتفع معدلات الترسب والمحتوى الكربوني العضوي، وهو ما يحدث عادة على الأرصفة القارية وتحت المناطق المتلقة لتيار الحدود الغربية، تصبح المياه الجوفية ناقصة الأكسجين على عمق سنتيمترات قليلة أو أقل. في مثل هذه الرواسب البحرية الغنية بالمواد العضوية، تصبح الكبريتات أهم مؤكسد انتقالي نظراً لتركيزاتها المرتفعة في مياه البحر، بالرغم من نضوبها السريع على أعماق تصل من سنتيمترات إلى أمتار. تحت هذا العمق، ينتج الميثان. تعتبر عملية انتاج هذه معقدة نوعاً ما، تتطلب بيئة highly reducing (Eh -350 to -450 mV) ودرجة حموضة بين 6 و8، وتآلف اغتذاء تعابري معقد لمجموعات مختلفة من العتائق والجراثيم، بالرغم من أن العتائق فقد هي التي تبعث الميثان فعلياً.

في بعض المناطق (مثل خليج المكسيك) الميثان الموجود في الكالثيرات قد ينتج جزئياً من تحلل المواد العضوية، وبصفة رئيسية في النفط.[12][بحاجة لمصدر] الميثان الموجود في الكالثيرات عادة ما يحمل دلالة النظير الأحيائي و δ13C متغير للغاية (-40 حتى -100‰)، بمتوسط يبلغ ما يقارب -65‰.[13][بحاجة لمصدر][14][بحاجة لمصدر][15] أسفل منطقة الكالثيرات الصلبة، يظهر الميثان بكميات كبيرة على شكل فقاعات من الغاز الحر داخل الرواسب.[11][16][17]

وجود الكالثيرات في موقع معين يمكن تحديدها عن طريق رصد "عاكس المحاكاة السفلي" (BSR)، وهو عبارة عن انكاس سيزمي على الرواسب للسطح البيني لمنطقة استقرار الكالثيرات بسبب الكثافات الغير متعادلة للرواسب الطبيعية وتلك المرتبطة بالكالثيرات.


حجم الخزان

حجم خزان هيدرات الميثان المحيطية is poorly known، ويقدر أن حجمه يتناقص بنحو قيمة أسية كل عقد منذ تأكد لأول مرة أن الكالثيرات لم تكن موجودة في المحيطات في الستينيات والسبعينيات.[18] أعلى تقديرات (على سبيل المثال 3×1018 م³)[19] كانت مستندة على افتراض أن الكالثيرات كاملة الكثافة يمكن أن تتناثر على سطح المحيط العميق بالكامل. تطور فهمنا لكيماء الكالثيرات وعلم الرواسب أظهر أن الهيدرات التي تتشكل فقط في نطاق أعماق ضيق (الجروف القارية)، فقط في بعض المناطق في نطاق العمق الذي يمكن لها أن تتشكل فيه (10-30% من منطقة استقرار هيدرات الغاز)، وعادة ما تتواجد في التركيزات المنخفضة (0.9-1.5% من حيث الحجم) في الواقع التي تتشكل فيها. تشير التقديرات الأخيرة الملتزمة بالجمع المباشر للعينات إلى أن المخزون العالمي يحتل ما بين واحد وخمسة مليون كيلومتر مكعب (0.24 إلى 1.2 مليون ميل مكعب).[18] هذه التقديرات، تتراوح بين 500-2500 گيگاطن كربون، أقل من 5000 گيگاطن كربون المقدرة لجميع احتياطيات الوقود الأحفوري الأخرى لكنها أكبر بكثير من ~230 گيگاطن طن المقدرة للمصادر الغاز الطبيعي الأخرى.[18][20] يقدر المخزون دائم التجمد في القطب الشمالي بحوالي 400 گيگاطن كربون،[21][بحاجة لمصدر] لكن لا توجد تقديرات للخزانات المحتملة في أنتاركتيكا. هذه الكميات الضخمة، مقارنة بإجمالي الكربون في الغلاف الجوي تقدر بحوالي 700 گيگاطن[22]

هذه التقدير الحديثة أقل بشكل كبير من 10.000 إلى 100.000 گيگاطن كربون (2×1016 م³) المقترحة[23] من قبل العمال السابقين as a motivation considering clathrates كمصدر للوقود الأحفوري (مكدونالد 1990، كڤنڤولدن 1998). كميات الكالثيرات المنخفضة لا تقلل من دورها الاقتصادي المحتمل، لكن الحكم الإجمالي المنخفض والتركيز المنخفض الظاهر في معظم المواقع[18] يوحي بأن هناك نسبة محدودة فقط من ودائع الكالثيرات يمكن أن توفر مصدر مجدي اقتصادياً.

القاري

هيدرات الميثان في الصخور القارية تكون عالقة في طبقات الحجر الرملي أو الطميي على أعماق أقل من 800 م. يشير جمع العينات إلى أنها تشكلت من خليط من الغاز المكون حرارياً وجرثومياً من الهيدروكربونات الثقيلة التي أزيلت اختيارياً فيما بعد. يحدث هذا في ألاسكا، سيبريا وشمال كندا.

في 2008، استخرج باحثون كنديون ويابانيون تيار ثابت من الغاز الطبيعي من مشروع اختبار في موقع ماليك لهيدرات الغاز في دلتا نهر ماكنزيه. كان هذا ثاني تنقيب في ماليك: حدث التنقيب الأول في 2002 باستخدام الحرارة لإطلاق الميثان. في تجربة 2008، تمكن الباحثون من استخراج الغاز بتقليل الضغط، بدون تسخين، مما يتطلب طاقة أقل نسبياً.[24] حقل ماليك لهيدرات الغاز اكتشف لأول مرة من قبل إمپريال أويل عام 1971-1972.[25]

الاستخدام التجاري

قد تحتوي خزانات هيدرات الميثان الرسوبية على 2-10 أضعاف خزانات الغاز الطبيعي المعروفة حالياً. يشكل هذا أهمية مستقبلية محتملة لهيدرات الميثان كمصدر لوقود الهيدروكربون. مع ذلك، فأغلبية مواقع ودائع هيدرات الميثان متباعدة جداً للاستخراج الاقتصادي.[18] من المشكلات الأخرى التي تواجه عمليات التنقيب التجاري عن هيدرات الميثان هو التحقق من الخزانات المتاحة وتطوير تقنية استخراج غاز الميثان من ودائع الهيدرات.

في 2016، سيفتتح مشروع بحثي وتنموي ياباني يهدف إلى الاستخراج على المستوى التجاري بالقرب من محافظة آييتشي.[26][27] في أغسطس 2006، أعلنت الصين عن خطط لإنفاق 800 مليون يوان (100 مليون دولار أمريكي) في السنوات العشر القادمة لدراسة هيدرات الغاز الطبيعي.[28] قد يحتوي الاحتياطي الاقتصادي في خليج المكسيك على ~1010 م3 من الغاز.[18] قام بجورن كڤام وأرن گراو في معهد الفيزياء والتكنولوجيا بجامعة برگن بتطوير طريقة لحقن CO2 في الهيدرات وقاما بعكس العملية؛ فتمكنا بذلك من استخراج CH4 عن طريق التبادل المباشر.[29] تم اختبار طريقة جامعة برگن من قبل كونكوفيلپس وشركة اليابان الوطنية للنفط والغاز والمعادن المملوكة للدولة، ويُمول المشروع جزئياً من وزارة الطاقة الأمريكية. وصل المشروع بالفعل إلى مرحلة الحقن ونشرت النتائج التحليلة في 12 مارس 2012.[30]

في 12 مارس 2013، أعلن باحثو الشركة اليابانية الوطنية للنفط والغاز والمعادن عن نجاحهم في إستخلاص الغاز الطبيعي من هيدرات الميثان المجمدة.[31] من أجل استخراج الغاز، تم استخدام جهاز متخصص للحفر وإزالة الضغط داخل ودائع الهيدرات، مما أدى إلى فصل الميثان عن الثلج. بعدها تم تجميع الغاز وضخه في أنابيب للسطح حيث تم إشعاله للتحقق من وجوده.[32] حسب المتحدث الصناعي، "كان هذا أول إنتاج تجريبي للغاز من هيدرات الميثان".[31] في السابق، استخرج الغاز من الودائع البرية، لكن لم يسبق أن استخرج من الودائع البحرية الأكثر شيوعاً[32] حقل الهيدرات الذي يستخرج منه الغاز يعق على بعد 50 كم من وسط اليابان في حوض تانكاي على عمق 300 متر تحت سطح البحر.[31][32] صرح المتحدث باسم الشركة أن "اليابان استطاعت أخيراً امتلاك ما يمكن أن نطلق عليه مصدر خاص للطاقة".[32] ستستمر التجربة لأسبوعين قبل أن يتم التحقق من كفاءة عملية استخراج العاز.[32] الجيولوجي البحري ميكيو ساتوه قال معلقاً: "الآن نحن نعرف أن الاستخراج ممكناً. الخطوة التالية لنرى كيف لليابان أن تقلل من التكاليف لتصبح التقنية متاحة اقتصادياً"[32] تقدر اليابان وجود 1.1 تريليون متر مكعب على الأقل من الميثان في حوض تانكاي، مما يكفي احتياجات البلاد لأكثر من 10 سنوات.[32]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الهيدرات في معالجة الغاز الطبيعي

العمليات الروتينية

كما تتشكل هيدرات الميثان عادة أثناء عمليات انتاج الغاز الطبيعي، عندما يتكثف الماء المائع في وجود الميثان عند ضغط عالي. من المعروف أن جزئيات الهيدروكربون الأكبر مثل الإيثان والپروپان يمكن أيضاً أن تشكل الهيدرات، على الرغم من إمكانية زيادة طول الجزيئ (البوتان، الپنتان)، لا يمكنها أن تناسب هيكل cage المياه مما يؤدي إلى عرقلة تشكيل الهيدرات.

بمجرد تشكيلها، تسد الهيدرات خط الأنابيب، ومعدات المعالجة. وتزال عموماً بتقليل الضغط، تسخينها، أو تحليلها بطرق كيميائية (عادة ما يستخدم الميثانول). يجب التأكد من إزالة الهيدرات بعناية، لإحتمال خضوع الهيدرات لمرحلة انتقالية من الهيدرات الصلبة إلى إطلاق المياه والميثان الغازي بمعدلات مرتفعة عند تقليل الضغط. الإطلاق السريع لغاز الميثان في نظام مغلق يمكن أن يؤدي إلى زيادة سريعة في الضغط.[6]

يفضل عموماً منع الهيدرات من التشكل أو سد المعدات. يتم هذا بإزالة المياه، أو عن طريق إضافة گليكول الإيثلين أو الميثانول، يعمل هذا على خفض درجة الحرارة التي تتكون عندها الهيدرات (على سبيل المثال مضاد التجمد الشائع). في السنوات الأخيرة، جرى تطوير أشكال أخرى من مثبطات الهيدرات، مثل مثبطات الهيدرات الكينتية (والتي تبطئ بشكل كبير معدل تشكيل الهيدرات) ومضادات التكتل، والتي لا تمنع تشكيل الهيدرات، لكنها تمنعها من الالتصاق معاً وسد المعدات.

تأثير المرحلة الانتقالية للهيدرات أثناء الحفر في المياه العميقة

عند الحفر في تكوينات النفط والغاز الموجودة في المياه العميقة، قد يطفو الغاز إلى حفرة البئر وتتشكل هيدرات الغاز نظراً لانخفاض درجات الحرارة والضغط العالي الموجود أثناء الحفر في المياه العميقة. بعدها قد تطفو هيدرات الميثان لأعلى مع طمي الحفر أو السوائل المفرغة الأخرى. عند ظهورها، ينخفض الضغط في annulus وتنفصل الهيدرات إلى غاز وماء. التمدد السريع للغاز يخرج السوائل من البئر، مخفضاً الضغط، مما يؤدي إلى انحلال المزيد من الهيدرات وإخراج المزيد من السوائل. الطرد العنيف الناتج للسوائل من annulus هو سبباً أو مساهماً محتملاً إلى ما يطلق عليه "الارتداد" kick.[33] (الارتدادات قد تسبب الانفجارات، ولا ترتبط عادة بالهيدرات: انظر Blowout: formation kick).

التدابير التي تقلل من خطر تشكيل الهيدرات:

  • معدلات التدفق المرتفعة، والتي تحد زمن تشكيل الهيدرات في حجم السائل، ومن ثم تقلل من احتمال حدوث الارتداد.[33]
  • القياس الدقيق لخط التدفق للتحقق من التوصيل الأولي للهيدرات.[33]
  • دقة إضافية عندما تكون معدلات انتاج الغاز منخفضة وتكون احتمالية تشكل الهيدرات مرتفعة أكثر من معدلات تدفق الغاز المرتفعة نسبياً.[33]
  • مراقبة غطاء البئر بعد "غلقه" (عزله) قد يشير إلى تشكل الهيدرات. بعد "الإغلاق"، يرتفع الضغط ينتشر الغاز عبر الخزان إلى بئر السبر؛ يظهر ارتفاع معدل الضغط في المعدل المنخفض للزيادة عند تشكل الهيدرات.[33]
  • إضافات الطاقة (على سبيل المثال، الطاقة المنطلقة بواسطة setting cement المستخدم في بناء البئر) قد يرفع من درجة الحرارة ويحول الهيدرات إلى غاز، منتجاً "ارتداد".

إصلاحات الانفجار

Concept diagram of oil containment domes, acting as upsidedown funnels to pipe oil to surface ships. The sunken oil rig is nearby.

في الأعماق الكبيرة، يتجمع الميثان مباشرة مع الماء مكوناً عقد الميثان، كما تم رصده أثناء انفجار منصة حفر المياه العميقة في 2010. قام مهندسو ب پ بتطوير ونشر نظام الصيانة النفطي تحت الماء على النفط المسترب من آبار النفط في المياه العميقة على عمق 1,500 متر تحت سطح البحر لإلتقاط النفط المتسرب. شمل هذا النظام وضع قبة زنة 125 طن تحت على أكبر تسربات البئر ثم توصيلها بسفينة التخزين على السطح.[34] بهذه التقنية أمكن جمع أكثر من 85% من النفط المتسرب لكنها لم تختبر من قبل على مثل هذا العمق.[34] نشرت ب پ منظومة في 7-8 مايو، لكنها فشلت بسبب تراكم عقد الميثان داخل القبة؛ مع انخفاض كثافته إلى حوالي 0.9 گ/سم3 تراكم هيدرات الميثان داخل القبة، أضاف قوة طفو وعرقل التدفق.[35]

هيدرات الميثان وتغير المناخ

المقالة الرئيسية: فرضية مدفع الكلاثرات

الميثان من الغازات الدفيئة القوية. بالرغم من عمره النصفي القصيرة الذي يبلغ 7 سنوات، فالميثان عامل احترار عالمي محتمل رقم 62 لأكثر من 20 عام و21 لأكثر من 100 عام [36]

الإنبعاث المفاجئ لكميات كبيرة من الغاز الطبيعي من ودائع عقد الميثان افترض أنها سبب تغيرات المناخ السابقة والمستقبلية المحتملة. يمكن ربط الأحداث في هذا السياق بانقراض العصر الپرمي الترياسي وحدث ارتفاع درجة الحرارة في العصر الپاليوسيني الإيوسيني.

يفترض علماء المناخ مثل جيمس إ. هانسن أن عقد الميثان في مناطق الطبقة الجليدية ستنطلق نتيجة للاحترار العالمي، مما سيطلق قوى ارتجاعية والتي يحتمل أن تتسبب في تغير مناخي خاطف لا يمكن السيطرة عليه.

الأبحاث التي أجريت في 2008 في المنطقة القطبية السيبرية، توضح أن ملايين الأطنان من الميثان سوف تنطلق[37][38][39][40][41] وسوف تصل في بعض المناطق، إلى أكثر من 100 مرة ضعف المعدل الطبيعي لإنطلاق الميثان.[42]

الغاز الطبيعي المهدرج والغاز الطبيعي المسار في النقل

حيث أن عقد الميثان ميتقرة عن درجات الحرارة المرتفعة أكثر من الغاز الطبيعي المسال (−20 مقال −162 °س)، يوجد اهتمام بتحويل الغاز الطبيعي إلى عقد ميثان أكثر من تحويله إلى غاز مسال حيث سينقل عن طريق السفن. هناك فائدة كبيرة من انتاج هيدرات الغاز الطبيعي من الغاز الطبيعي حيث سيمكن انتاجه في محطات أصغر وسيطلب طاقة أقل عن الغاز الطبيعي المسال. فمثلاً، يمكن نقل 100 طن من الميثان، مقابل إمكانية نقل 750 طن من هيدرات الميثان؛ حيث يتطلب هذا سفينة أكبر 7.5 مرة، أو المزيد من السفن، مما يقلل من قيمة النفقات الاقتصادية.

انظر أيضاً

الهوامش

  1. ^ The average methane clathrate hydrate composition is 1 mole of methane for every 5.75 moles of water. The observed density is around 0.9 g/cm3.[6] في المول الواحد من الميثان، والذي تبلغ كتلته 16.04 گ (انظر مقال الميثان)، يوجد 5.75 مول من الماء، تبلغ كتلته حوالي 18.02 گ (انظر خصائص الماء)، ومن ثم تبلغ كتلة هيدرات الميثان 16.04 گ + 5.75 × 18.02 گ = 119.65 گ. The fractional contribution of methane to the mass is then equal to 16.04 g / 119.65 g = 0.134. تصل الكثافة إلى 0.9 گ/سم3، لذا، فإن 1 لتر من عقد الميثان تصل كتلته إلى حوالي 0.9 كگ، وتبلغ كتلة الميثان الموجود به إلى حوالي 0.134 × 0.9 كگ = 0.1206 گ. وتصل كثافته كغاز إلى 0.717 كگ/م3 (عند درجة حرارة 0 °گ؛ انظر إلى جدول معلومات الميثان)، يعني هذا أن حجمه يساوي 0.1206 / 0.717 م3 = 0.168 م3 = 168 L.

المصادر

  1. ^ http://digitalcorpora.org/corp/nps/files/govdocs1/223/223434.pdf
  2. ^ US Geological Survey, Gas hydrate: What is it?, accessed 27 February 2010.
  3. ^ Roald Hoffmann (2006). "Old Gas, New Gas". American Scientist. 94 (1): 16–18.[1]
  4. ^ Gas (Methane) Hydrates -- A New Frontier , USGS fact sheet
  5. ^ Lüthi, D; Le Floch, M; Bereiter, B; Blunier, T; Barnola, JM; Siegenthaler, U; Raynaud, D; Jouzel, J; Fischer, H (2008). "High resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present". Nature. 453 (7193): 379–382. Bibcode:2008Natur.453..379L. doi:10.1038/nature06949. PMID 18480821. {{cite journal}}: More than one of |author= and |last1= specified (help)
  6. ^ أ ب ت Max, Michael D. (2003). Natural Gas Hydrate in Oceanic and Permafrost Environments. Kluwer Academic Publishers. ISBN 0-7923-6606-9. {{cite book}}: Cite has empty unknown parameter: |coauthors= (help)
  7. ^ "Japan becomes the first country to unravel the mystery of 'Fire ice', unlocking the world's 'next major energy resource'". دايلي ميل. 2014-03-13. Retrieved 2014-11-18.
  8. ^ Vanneste, M.; De Batist, M; Golmshtok, A; Kremlev, A; Versteeg, W; et al. (2001). "Multi-frequency seismic study of gas hydrate-bearing sediments in Lake Baikal, Siberia". Marine Geology. 172: 1–21. doi:10.1016/S0025-3227(00)00117-1. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |first= (help)
  9. ^ أ ب ت Kvenvolden, K. (1995). "A review of the geochemistry of methane in natural gas hydrate". Organic Geochemistry. 23 (11–12): 997–1008. doi:10.1016/0146-6380(96)00002-2.
  10. ^ DOE
  11. ^ أ ب Dickens, GR (1997). "Direct measurement of in situ methane quantities in a large gas-hydrate reservoir". Nature. 385 (6615): 426–428. Bibcode:1997Natur.385..426D. doi:10.1038/385426a0. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  12. ^ Kvenvolden, 1998(incomplete ref)
  13. ^ Kvenvolden, 1993(incomplete ref)
  14. ^ Dickens 1995 (incomplete ref)
  15. ^ Matsumoto, R. (1995). "Causes of the δ13C anomalies of carbonates and a new paradigm 'Gas Hydrate Hypothesis'". Jour. Geol. Soc. Japan. 101: 902–924.
  16. ^ Matsumoto, R. (1996). "Distribution and occurrence of marine gas hydrates - preliminary results of ODP Leg 164: Blake Ridge Drilling". J. Geol. Soc. Japan. 102: 932–944. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  17. ^ Clathrates - little known components of the global carbon cycle
  18. ^ أ ب ت ث ج ح Milkov, AV (2004). "Global estimates of hydrate-bound gas in marine sediments: how much is really out there?". Earth-Sci Rev. 66 (3–4): 183–197. Bibcode:2004ESRv...66..183M. doi:10.1016/j.earscirev.2003.11.002.
  19. ^ Trofimuk, A. A. (1973). Doklady Akademii Nauk SSSR (in Russian). 212: 931–934. {{cite journal}}: Missing or empty |title= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help); Unknown parameter |trans_title= ignored (|trans-title= suggested) (help)CS1 maint: unrecognized language (link)
  20. ^ USGS World Energy Assessment Team, 2000. US Geological Survey world petroleum assessment 2000––description and results. USGS Digital Data Series DDS-60.
  21. ^ MacDonald, 1990 (Incomplete ref)
  22. ^ Geotimes — November 2004 — Methane Hydrate and Abrupt Climate Change
  23. ^ Buffett, Bruce (15 November 2004). "Global inventory of methane clathrate: sensitivity to changes in the deep ocean" (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 227 (3–4): 185. Bibcode:2004E&PSL.227..185B. doi:10.1016/j.epsl.2004.09.005. Preferred ... global estimate of 318 g ... Estimates of the global inventory of methane clathrate may exceed 1019 g of carbon {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  24. ^ Thomas, Brodie (2008-04-31). "Researchers extract methane gas from under permafrost". Northern News Services. Retrieved 2008-06-16. {{cite news}}: Check date values in: |date= (help)
  25. ^ "Geological Survey of Canada, Mallik 2002". Natural Resources Canada. 2007-12-20. Retrieved 2008-06-16.
  26. ^ Nagata, Kazuaki, "Preparatory drilling for methane hydrate off Aichi coast set to start", Japan Times, 13 March 2012, p. 3.
  27. ^ Background and organization
  28. ^ Agreements to boost bilateral ties
  29. ^ Norske forskere bak energirevolusjon, VB nett, in Norwegian
  30. ^ The National Methane Hydrates R&D Program DOE/NETL Methane Hydrate Projects
  31. ^ أ ب ت "Japan extracts gas from methane hydrate in world first". BBC. March 12, 2013. Retrieved March 13, 2013.
  32. ^ أ ب ت ث ج ح خ Hiroko Tabuchi (March 12, 2013). "An Energy Coup for Japan: 'Flammable Ice'". New York Times. Retrieved March 14, 2013.
  33. ^ أ ب ت ث ج Wang, Zhiyuan (2009). "Annular multiphase flow behavior during deep water drilling and the effect of hydrate phase transition". Petroleum Science. 6: 57–63. doi:10.1007/s12182-009-0010-3. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  34. ^ أ ب Winning, David (2010-05-03). "US Oil Spill Response Team: Plan To Deploy Dome In 6–8 Days". Wall Street Journal. Dow Jones & Company. Retrieved 2010-05-05.[dead link]
  35. ^ "Giant dome fails to fix Deepwater Horizon oil disaster". Nature.com. May 10, 2010. Retrieved 10 May 2010.
  36. ^ (IPCC, 1996; Berner and Berner, 1996; vanLoon and Duffy, 2000)
  37. ^ Compare: Methane bubbling through seafloor creates undersea hills, Monterey Bay Aquarium Research Institute, 5 February 2007
  38. ^ Translation of a blog entry by Örjan Gustafsson, expedition research leader, 2 September 2008
  39. ^ Shakhova, N.; Semiletov, I.; Salyuk, A.; Kosmach, D.; Bel'cheva, N. (2007). "Methane release on the Arctic East Siberian shelf" (PDF). Geophysical Research Abstracts. 9: 01071.
  40. ^ N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, D. Kosmach (2008), Anomalies of methane in the atmosphere over the East Siberian shelf: Is there any sign of methane leakage from shallow shelf hydrates?, EGU General Assembly 2008, Geophysical Research Abstracts, 10, EGU2008-A-01526
  41. ^ Volker Mrasek, A Storehouse of Greenhouse Gases Is Opening in Siberia, Spiegel International Online, 17 April 2008
  42. ^ Connor, Steve (September 23, 2008). "Exclusive: The methane time bomb". The Independent. Retrieved 2008-10-03.

وصلات خارجية

February 22, 2009

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=هيدرات_الميثان&oldid=1827817"