pe-hydraty-metanu ok

Energia zahibernowana na dnie
Autor: Andrzej Hołdys
(„Polska Energia” – nr 1/2013)
Jedni nimi straszą, innym pilno do ich eksploatacji. Ci drudzy właśnie rozpoczęli próbne
nawiercanie złóż zmrożonego metanu spoczywającego w olbrzymich ilościach pod dnem
oceanów
Kapitan Nemo byłby zachwycony tym przedsięwzięciem. Światłowód opuszcza terytorium
Kanady w pobliżu miasteczka Port Alberni na wyspie Vancouver. Zatacza wielką pętlę po
dnie Pacyfiku, którego głębokość miejscami przekracza tu 2 km, a następnie powraca do
punktu wyjścia.
Wzdłuż tej „pępowiny” rozmieszczono sześć podwodnych obserwatoriów naukowych. Każde
składa się z kilkudziesięciu instrumentów pomiarowych oraz kamer wysokiej jakości. Na dnie
oceanu ustawiono też aparaturę elektroenergetyczną i telekomunikacyjną. Pierwsza dostarcza
energii wszystkim urządzeniom, druga – zapewnia im internetową komunikację z lądem. W
jedną stronę płyną wyniki pomiarów, filmy i fotografie, w drugą – polecenia do aparatury.
Centralę systemu ulokowano na uniwersytecie w Victorii – stolicy kanadyjskiej prowincji
Kolumbia Brytyjska. Pracujący tu naukowcy i inżynierowie, siedząc sobie wygodnie w fotelu,
mogą oglądać obrazy i analizować dane dostarczone przez głębinowych posłańców.
Kanadyjski projekt uznawany jest za milowy krok w eksploracji oceanów. Nosi nazwę Neptune i kosztował około 110 mln dolarów. Dwie trzecie funduszy wyłożyły do spółki rząd w
Ottawie i władze Kolumbii Brytyjskiej, resztę dorzucił przemysł. Skąd ta hojność rządu i
firm? Magnesem są odkryte na dnie oceanu złoża surowca wzbudzającego zarazem pożądanie
i strach.
Skarb w kanionie
Wśród licznych naukowych „zabawek”, które wyruszyły w otchłań Pacyfiku, jest też łazik
podobny do traktora na gąsienicach. Zaprojektowano go i zbudowano na uniwersytecie w
Bremie w Niemczech. Tam również otrzymał imię Wally. Ważący 300 kg pojazd wyposażono w kamerę wysokiej rozdzielczości i posłano do podwodnego kanionu Barkley schodzącego
na głębokość 850 m.
To miejsce z pewnością warte jest bliższego poznania. Od dekady cieszy się niezmiennie
wielkim zainteresowaniem naukowców. Mówią, że dla niego samego warto było ciągnąć
światłowód i instalować podmorską aparaturę.
Podwodny kanion Barkley znajduje się na zachód od dużej kanadyjskiej wyspy Vancouver.
Na długości ponad 100 km wcina się w podwodną krawędź kontynentu północnoamerykańskiego, który opada tu stromo w dół, w stronę otchłani otwartego oceanu. W pobliżu pacyficznych wybrzeży Ameryki Północnej wiele jest takich podmorskich wąwozów. Ten należy
do największych.
W 2000 r. pewien kuter rybacki wyłowił w tym miejscu blok żółtego lodu o masie około tony,
który syczał w wodzie, puszczając bąble niczym Alka-Seltzer. W tych bąblach znajdował się
głównie metan. Gaz opuszczał energicznie lodową pułapkę, w której tkwił zapewne bardzo
długo. Takie kryształy zmrożonej wody i gazu, zwane hydratami metanu, mogą przetrwać
miliony lat na dnie morza w sprzyjających warunkach, czyli przy wysokim ciśnieniu i niskiej
temperaturze. Odkryto je już wcześniej w wielu miejscach na Ziemi, do czego szczególnie
przyczyniły się rozpoczęte w latach 90. wiercenia dna morskiego prowadzone przez międzynarodową organizację Ocean Drilling Program.
Zahibernowany na dnie oceanów metan jest bogatym źródłem energii. Wedle niektórych szacunków mógłby zaspokoić na setki lat potrzeby energetyczne ludzkości. Rybacy złapali więc
w sieć coś znacznie cenniejszego niż złota rybka. Naukowcy kanadyjscy poszli tym tropem.
Na dno kanionu wysłali małą pływającą sondę z kamerą, by rozpoczęła poszukiwania cennego surowca. Natrafiono na niego w 2002 r. Złoże okazało się niezwykle bogate. Eksperci
oszacowali, że energia z gazu znajdującego się w kanionie wystarczyłaby Kanadzie na 40 lat.
Ulotna perspektywa wydobycia
Jednak do metanowych złóż niełatwo jest się dobrać. Nie dosyć, że tkwią głęboko pod wodą
(większość poniżej 300 m), to są dość ulotnym źródłem energii. Nieostrożna eksploatacja
może skończyć się raptowną ucieczką gazu z hydratów. Cenne paliwo zamieni się wtedy w
bąbelki. Co gorsza, metan jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla i jeśli zacznie się ulatniać z oceanów w wielkich ilościach, może podgrzać ziemską atmosferę. Zdarzało się tak w dawnych okresach geologicznych. Metanowa bańka błyskawicznie
ocieplała Ziemię, wywołując kryzys klimatyczny. Obecnie wierzchnie warstwy oceanów też
się stopniowo ocieplają i choć żaden ze znanych ekspertów nie prognozuje na razie metanowego kataklizmu, lepiej dmuchać na zimne i postępować ostrożnie.
Mimo tych potencjalnych zagrożeń, a także bardzo dużych kosztów badań poszukiwawczych,
kilka państw, m.in. Japonia, USA, Chiny, Indie oraz Kanada, próbuje dobrać się do hydratów
metanu. Głód energii zachęca do ryzykownych kroków. Kanion Barkley, ze względu na bliskość lądu i dość korzystne warunki geologiczne, może stać się jednym z pierwszych miejsc
na Ziemi, gdzie taka eksploatacja ruszy na skalę przemysłową. Najpierw trzeba jednak dobrze
poznać właściwości i wielkość złoża oraz sprawdzić, czy jest ono stabilne.
Temu służą kolejne ekspedycje badawcze. Dwa lata temu do kanionu zabrano spektrometr,
dzięki któremu dokładnie zbadano skład chemiczny hydratów. Teraz przyszła pora na sporządzenie dokładnej mapy złoża, by było wiadomo, gdzie postawić urządzenia wydobywcze.
Tym właśnie zajmuje się Wally. Po wykonaniu tego zadania zacznie penetrować kolejne kaniony w okolicy. Kanadyjczycy wiedzą już, że nie jest to jedyne w okolicy duże złoże metanu. Gdy ogarnia ich entuzjazm, opowiadają, że jeśli nauczą się wyłuskiwać gaz z hydratów,
zapewnią sobie bogate źródło energii na setki lat.
Gaz za gaz
Najpierw jednak trzeba opracować efektywne technologie wydobycia. Ich testy są już prowadzone także przez Amerykanów w pobliżu północnych wybrzeży Alaski. Warunki do wydobycia czegokolwiek są tam skrajnie trudne, ale nie zniechęca to ani naukowców, ani firm
energetycznych. Amerykańska US Geological Survey, odpowiednik naszego Państwowego
Instytutu Geologicznego, od paru lat rozwija specjalny program poszukiwania hydratów metanu ukrytych na dnie arktycznego Morza Beauforta. Z kolei technologie wydobycia tego surowca finansuje amerykański Departament Energii.
Ta ostatnia instytucja sprawowała nadzór nad bez wątpienia przełomowymi eksperymentami
przeprowadzonymi w 2012 r. w zatoce Prudhoe – tej samej, która dała nazwę największemu
eksploatowanemu złożu ropy naftowej w Ameryce Północnej. Na lodzie skuwającym wody
zatoki postawiono tymczasowy szyb wiertniczy nazwany Ignik Sikumi, co w języku Indian z
północnej Alaski znaczy Ogień na Lodzie. Gdy wiertło dotarło do hydratów metanu znajdujących się na głębokości 900 m, wpompowano do nich dwutlenek węgla. Ten zaczął wypierać
metan z sieci krystalicznej hydratu. Zastosowanie tej niezwykłej i dość przebiegłej metody
sprawiło, że jeden gaz – zbędny i szkodliwy dla klimatu (dwutlenek węgla) – został uwięziony na dnie oceanu, natomiast drugi gaz – pożądany jako źródło energii (metan) – powędrował
na powierzchnię. Wtedy go podpalono.
Znicz w zatoce Prudhoe płonął nieprzerwanie przez dwa tygodnie, co świadczyło o tym, że
metanowe paliwo płynęło bez przeszkód. Autorzy pierwszego takiego eksperymentu w historii podkreślają, że dzięki tej technologii można upiec trzy pieczenie przy jednym (metanowym) ogniu. Po pierwsze, dobrać się do nowego surowca energetycznego, po drugie –
upchnąć na dnie zbędny dwutlenek węgla i po trzecie – ocalić same hydraty, a tym samym
pozostawić dno morskie w niemal nienaruszonym stanie.
Na genialny pomysł podmienienia jednego gazu drugim wpadli wspólnie naukowcy z uniwersytetu w Bergen w Norwegii oraz badacze z laboratorium należącego do amerykańskiego
koncernu ConocoPhillips. Później dołączyli się do nich inżynierowie z Japan Oil, Gas and
Metals National Corporation. Japończycy będą teraz kontynuowali doświadczenia na własnych wodach – w 2013 r. chcą uruchomić swój pierwszy eksperymentalny odwiert w pobliżu
pacyficznego rowu oceanicznego Nankai. Znajdują się tam niezwykle bogate złoża hydratów.
Śmiałe szacunki mówią, że znajdujący się w nich gaz wystarczyłby Krajowi Kwitnącej Wiśni
na 100 lat.
Japonia, pozbawiona własnych złóż ropy i gazu ziemnego należy, obok Korei Południowej i
Indii, do krajów szczególnie zainteresowanych pozyskiwaniem nowego surowca. Amerykanom, eksploatującym na potęgę gaz łupkowy, aż tak bardzo na tym nie zależy. Ale i tak chcą
być pionierami we wdrażaniu nowej technologii. Dlatego zapowiadają, że będą dalej prowadzili testy – na Alasce, w Zatoce Meksykańskiej i na Atlantyku. Parę tygodni temu rozdali
kilkunastu uczelniom 6 mln dolarów na dalsze badania. – Najdalej za dwie dekady opanujemy
opłacalne wydobycie gazu z hydratów – deklaruje Ray Boswell z amerykańskiego National
Energy Technology Laboratory, który kierował eksperymentem Ignik Sikumi.