۰ نفر
۱۲ تیر ۱۳۸۸ - ۱۲:۳۰

ذخایر انبوه متان که درون لایه‌های یخ قطب شمال زمین به‌دام افتاده‌اند، می‌تواند بحران انرژی زمین را برطرف کند

محبوبه عمیدی: در اعماق لایه‌های قطور یخ قطب شمال در غرب سیبری، رازی نهفته است. میدان گازی مسویاخا در سال‌های ابتدایی دهه 1970 / 1350 محل استخراج گاز طبیعی بود و گاز استخراج‌شده درون لوله‌‌هایی که مهندسان شوروی سابق در امتداد جنگل‌های تندرا کشیده بودند، به صنایع ذوب فلز نوریلسک، بزرگ‌ترین سرمایه‌گذاری صنعتی قطب شمال منتقل می‌شد. پیش‌بینی‌ها نشان می‌داد ذخایر گاز این میدان در اواخر دهه 1970 / 1350 به پایان می‌رسد، اما استخراج گاز از این منطقه تا به امروز نیز ادامه یافته است. این همه گاز از کجا سرچشمه می‌گیرد؟

به گزارش نیوساینتیست، زمین‌شناسان در ابتدا بر این باور بودند که گاز از لایه‌های کناری میدان به سطح نشت می‌کند؛ اما تحقیقات بیشتر نشان داد این جریان اسرارآمیز، گاز متانی است که از لایه‌های یخ بالای منطقه حفاری‌شده به درون آن نفوذ می‌کند.

این تجربه، اولین بهره‌برداری اتفاقی و موفق از ذخایر هیدرات متان بود. این ماده که از ترکیب مولکول‌های متان گرفتار در داخل بلورهای یخ حاصل می‌شود، شبیه یخ خاکستری است، قوامی مانند شربت دارد و کافی است کبریت روشنی را به آن نزدیک کنید تا شعله‌ور شود.

این ترکیب به سرعت به پاسخی مناسب برای نگرانی دائمی از بحران انرژی تبدیل شد؛ چرا که دی‌اکسید کربن تولید شده از سوختن گاز متان در مقیاس برابر، نصف دی‌اکسید‌کربنی است که زغال سنگ تولید می‌کند و می‌شود به عنوان راه‌حلی برای مشکل تولید گازهای گلخانه‌ای به آن نگاه کرد؛ اما دانشمندان نگران اثرات جانبی پیش‌بینی نشده و مخاطره‌آمیز استخراج و مصرف این گاز هم هستند.

این‌که کشورها و شرکت‌های گوناگون کاوش و استخراج، پتانسیل بالای این سوخت را فقط در حال حاضر مورد توجه قرار داده‌اند، به معنی عدم علاقه آنها به این جایگزینی در طول سال‌های گذشته نیست. بیش از دو دهه است که پژوهش‌ها نشان می‌دهند ذخایر این انرژی می‌تواند با تمام ذخایر نفت، زغال‌سنگ، گاز و دیگر منابع انرژی فسیلی برابری کند و قرن‌ها نیاز جهان ما را به انرژی مرتفع کند. اما هنوز صنعت در مورد قابل اطمینان بودن این انرژی و اقتصادی بودن استخراج آن از دل لایه‌های یخ به نتیجه قطعی نرسیده است. با این حال مطالعات امکان‌سنجی از یک طرف و کاهش ذخایر گاز طبیعی از سوی دیگر باعث حرکت صنعت انرژی به سمت کشف، حفاری و استخراج این سوخت تازه شده است.

رای باسول، مدیر برنامه هیدرات متان در وزارت انرژی ایالات متحده در این‌باره می‌گوید: «چند سال پیش، کسی به هیدرات متان به عنوان منبع انرژی نگاه نمی‌کرد، در حالی‌که امروزه به مرکز توجه جهان تبدیل شده‌ است».

تنها ایالات متحده نیست که به این منبع انرژی علاقه‌مند است؛ کانادا، چین و نروژ نیز وارد این بازی شده‌اند و دولت‌های ژاپن و کره جنوبی نیز چراغ سبز تولید بزرگ‌مقیاس را به شرکت‌های حفاری نشان داده‌اند. اولین بهره‌برداری تجاری این ماده احتمالا در زمستان 2015 / 1393 محقق خواهد شد.

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.

کد خبر 11923

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
1 + 7 =