Klatraty metanu. Energetyczna szansa czy zagrożenie dla ludzkości?

Na dnie oceanów i w wiecznej zmarzlinie kryje się prawdziwy skarb: uwięzione w klatkach z kryształków lodu cząsteczki wysokoenergetycznego gazu. Czy można go wydobyć, zanim zacznie zamieniać naszą planetę w jałową pustynię?

Białe złoto na dnie morza

Fot. Wikipedia Schemat dynamiki klatratów metanu i ich dystrybucji w różnych regionach

Klatrat metanu, zwany też metanowym lodem, to nic innego, jak krystaliczna substancja złożona z cząsteczek wody i gazu. Znaleźć ją można na Syberii, na dnie Morza Arktycznego i szelfach kontynentalnych niemal wszystkich oceanów. Powstaje tam, gdzie metan miesza się z wodą w bardzo niskiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Zastyga wtedy w formie nieregularnych brył, które – o ile nie znalazły się w gruncie wiecznej zmarzliny – spoczywają kilkaset metrów pod powierzchnią morza. Od milionów lat. Dlaczego zatem teraz zrobiło się o nim tak głośno?

Przyczyna jest prosta: w klatratach uwięzione są zasoby, które być może aż dziesięciokrotnie przewyższają światowe złoża gazu ziemnego. Mało tego! Z jednego metra sześciennego lodowego metanu można uzyskać aż 160–170 metrów sześciennych czystego gazu. Wydawałoby się, że oto mamy surowiec energetyczny, który na długie lata zaspokoi globalny popyt. A do tego grzecznie czeka w „spakowanej” postaci na dnie oceanu – wystarczy się schylić i go podnieść.  Marzyciele szybko zderzyli się jednak z brutalną rzeczywistością. Technologia wydobycia tego „białego złota” to niezwykle skomplikowana sprawa…

Ogniem i wodą

Trójkąt bermudzki Fot. Wikipedia

Metanowy lód idealnie nadaje się do transportu: wystarczyłoby w ładowni statku zapewnić mu temperaturę poniżej zera (dla porównania: ciekły gaz ziemny wymaga aż minus 163 stopni Celsjusza). Ale jak go tam umieścić? Jak dotąd nikomu nie udało się opracować metody pozyskiwania klatratów w nienaruszonym stanie. Z podnoszeniem brył tej substancji z dna morza eksperymentowali inżynierowie w Związku Radzieckim, ale szybko zarzucili ten pomysł. Dlaczego? Bo istnieje wysokie niebezpieczeństwo uwolnienia się gazu, który natychmiast zmienia właściwości fizyczne wody i może doprowadzić do zatonięcia statku wydobywczego. Przypomnijmy, że, według niektórych hipotez, to właśnie bąble metanu odrywające się od morskiego dna są odpowiedzialne za niewyjaśnione katastrofy w rejonie Trójkąta Bermudzkiego. Łatwiejsze wydaje się wydobycie złóż uwięzionych w skałach osadowych szelfów, choć i tu pierwsze sukcesy zanotowano dopiero w ostatnich latach. W roku 2001 roku międzynarodowe konsorcjum rozpoczęło eksploatację złóż na wybrzeżu Kanady, jednak dopiero w 2017 roku Chińczycy przeprowadzili udane próby na platformie Lanjing 1 ok. 300 kilometrów na południowy wschód od Hongkongu, a trzy lata temu Japonia ogłosiła rozpoczęcie pilotażowej produkcji gazu z morskich hydratów metanu. Jak wygląda to w praktyce?

Sposoby na wydobycie zamrożonego metanu są trzy. Pierwszy to wtłoczenie do odwiertu gorącej wody, która rozpuszcza kryształki lodu i uwalnia gaz. Druga to operowanie w złożu specjalnym palnikiem – w ten sposób płomienie pochłaniają część gazu, lecz ok. 85–90 procent trafia na powierzchnię. Jednak najwięcej inżynierowie obiecują sobie po wykorzystaniu do ogrzania hydratu mikrofal o określonej częstotliwości i uważają, że to jest klucz do eksploatacji na dużą skalę. Czy mamy więc powody do radości? Nic bardziej mylnego, twierdzą ekolodzy i coraz liczniejsze grono klimatologów. Stoimy na skraju zagłady!

Kiedy wystrzeli metanowy pistolet?

Fot. Pixabay

Według naukowców gwałtowne wahania temperatury podczas ostatniego zlodowacenia były spowodowane uwolnieniem się do atmosfery ziemskiej znacznych ilości metanu. I to tego, który uwolniły z lodowych klatek gwałtowne osuwiska dna morskiego. Obecnie, aby gaz wydostał się na powierzchnię, nie muszą wystąpić żadne gwałtowne zjawiska tektoniczne: podnosząca się temperatura oceanów sprawia, że coraz więcej bąbelków metanu z topniejących klatratów wędruje ku powierzchni wody. Już w 2008 roku badania przeprowadzone na Syberii wykazały, że w wyniku perforacji podwodnej zmarzliny do atmosfery uciekają miliony ton gazu. Podobny „wyciek” zlokalizowano w 2011 roku na dnie arktycznego Morza Rossa. A przecież im więcej metanu w powietrzu, tym silniejszy efekt cieplarniany. Im silniejszy efekt cieplarniany, tym więcej metanu uwalnia się z klatratów do atmosfery itd… To diabelskie sprzężenie zwrotne, nazywane – ze względu na tempo, w jakim zachodzi – metanowym pistoletem. Oby nie zdążył wypalić, zanim nie znajdziemy skutecznego sposobu na wydobycie tego jakże nam potrzebnego, ale i niebezpiecznego źródła energii…

Jacek Skawiński