Природный газ (метан) рассматривается экологами как одно из многообещающих моторных топлив. Его достоинствами по сравнению с нефтяным топливом являются высокое октановое число (120), возможность обеспечения стабильного сгорания на более «бедных» топливовоздушных смесях и более высокое соотношение водород-углерод (4:1). Таким образом, при сгорании метана выделяется примерно на 10 % меньше углекислого газа (СО2).2Метан, тем не менее, считается «парниковым» газом, оказывающим влияние на климат. При его сжигании практически не образуются углеводороды, участвующие в образовании озона в атмосфере. Однако запасы газа природного, как и нефти, не бесконечны.
Метан и экология
Вот как выглядит метанол-водяной гидрат.
Несмотря на рост популярности альтернативных источников энергии, ископаемые виды топлива по-прежнему имеют и, в обозримом будущем, будут иметь ключевую роль в энергетическом балансе на планете. По оценкам специалистов, потребление энергетических ресурсов за следующие 30 лет на Земле увеличится на 50%. Эффективность уже известных месторождений углеводородов падает, новые значительные месторождения обнаруживаются все реже, а использование угля причиняет вред экологии. Поэтому истощающиеся запасы традиционных углеводородов следует чем-то заменить.
Свойства гидрата метана
Среди перспективных новых видов углеводородного сырья исследователи выделяют метановый гидрат, объемы которого на Земле, по предварительным оценкам, достигают как минимум 250 триллионов кубометров (по энергетической ценности это в два раза превышает суммарную ценность всех имеющихся на Земле запасов нефти, угля и газа).
Гидрат метана представляет собой супрамолекулярное соединение метана и воды, формирующееся при низких температурах и высоком давлении. Вокруг молекулы метана выстраивается решетка молекул воды (льда). Обычно он находится под вечной мерзлотой или на значительной глубине в океане. Внешний вид гидрата метана напоминает лед или рыхлый снег. Это соединение стабильно при низких температурах и повышенном давлении. Например, гидрат метана сохраняет свою стабильность при температуре 0°C и давлении около 25 бар и более.
Такое давление наблюдается на глубине океана примерно 250 м. При атмосферном давлении гидрат метана сохраняет свою стабильность при температуре -80°C. Если гидрат метана подвергается нагреванию или увеличивается давление, соединение разлагается на воду и природный газ (метан). Если в этот момент поднести огонь, гидрат метана начнет гореть. Поэтому его иногда называют «горящим льдом». Из одного кубического метра гидрата метана при стандартном атмосферном давлении возможно получить 164 кубических метра природного газа. Наибольшие запасы гидрата метана находятся в зонах вечной мерзлоты и в океанских приполярных регионах.
Добыча гидрата метана
Мировые месторождения метановых гидратов
Полная добыча этого ценного ресурса ограничивается технологическими трудностями. Способность газовых гидратов при относительно низких давлениях аккумулировать большое количество газа вызывает интерес специалистов на протяжении долгого времени. Исследования, посвященные добыче, хранению и транспортировке природного газа в гидратной форме, начались ещё в 40-х годах XX века. Предварительные экономические оценки продемонстрировали, что наиболее целесообразным является морской транспорт газа в гидратной форме, при этом дополнительный экономический эффект может быть получен от одновременной продажи транспортируемого газа и чистой воды, образующейся при разложении гидрата (в процессе образования газогидратов вода очищается от загрязнений).
Образование и запасы гидрата метана.
Научные исследования гидрата метана значительно активизировались за последние десять лет. Недавние работы в США стали важным шагом в понимании внутренних ресурсов гидрата метана. В то же время, международные инициативы в Японии, Индии и других государствах способствовали определению глобального ресурса гидратов.
Перспективы промышленного использования
В марте 2014 года Япония впервые в мире начала добывать природный газ из слоя гидрата метана, который расположен на шельфе полуострова Ацуми, на глубине около 1000 метров, на расстоянии 330 метров от дна океана. Согласно оценкам японского Агентства природных ресурсов, запасов гидрата метана в этом районе будет достаточно примерно на 14 лет.
Японские власти намерены организовать промышленную добычу газа из метановых гидратов в течение следующих пяти лет. До этого момента газогидраты добывались лишь на суше, однако технология не приносила прибыли. Для того чтобы извлечь такой газ со дна океана, требовались новейшие технологии, которые не использовались ранее. Их разработали учёные из Японии. На текущий момент функционируют только два опытных промышленных завода.
