Energia – Środowisko
Dodatek promocyjno-reklamowy do „RZECZPOSPOLITEJ”.
nr 63 (7052) 16 marca 2005 r.

Gazohydraty – nowe źródło energii

Rozmowa z dr. hab. Krzysztofem Szamałkiem, wiceprezesem Fundacji Ekofundusz

Jeszcze do niedawna gazohydraty były ciekawostką naukową, ich obecnością próbowano tłumaczyć fenomen Trójkąta Bermudzkiego. Czy dziś wiemy o nich więcej?

Jeszcze do lat 30 bieżącego stulecia, spotykane na dnie mórz i oceanów pojedyncze znaleziska gazohydratów traktowano jako fenomen przyrodniczy, wyglądają jak błoto śniegowe i nie upatrywano w nich praktycznego zastosowania. Dopiero budowa i eksploatacja systemów wielkich rurociągów gazowych w USA wykazała jakie znaczenie mogą mieć hydraty dla przemysłu gazowego. Okazało się, że w gazociągach przepływ gazu utrudnia nie lód, mogący powstawać z drobin wody zawartej w gazie ale hydraty gazowe. Pierwszy wielki program badawczy w celu ich poznania i określenia warunków w jakich powstają zainicjowała American Gas Association. Dziś wiemy, że hydraty gazowe są to w sensie chemicznym klatraty, czyli substancje zbudowane ze specyficznych klatek cząsteczek wody. W ich wolnych przestrzeniach znajduje się metan (lub inny gaz). Gazohydrat to związek wody i metanu, występujący w stanie stałym. Czyli, mówiąc obrazowo jest to lód, który zawiera metan. Hydraty gazowe powstają w specyficznych warunkach przy bardzo wysokich ciśnieniach rzędu 300-400 atmosfer i więcej oraz przy niskich temperaturach -0,8°C, w warunkach jakie panują na dnie oceanicznym, na głębokości 3-4 tys. metrów. W tej chwili wiemy, że wszystkie dna oceaniczne i osady pod dnem oceanicznym zawierają złoża hydratów gazowych.

Z gazohydratów mogą wydzielać się ogromne ilości metanu do wód oceanicznych. Prawdopodobnie Trójkąt Bermudzki jest takim szczególnym miejscem nagłego i intensywnego uwalniania się gazu powodującego zgazowanie wody, zmiane jej ciężaru właściwego, a tym samym właściwości wyporu co może prowadzić do „zapadania się statków”.

Gazohydraty występują również na lądzie, na obszarach wiecznej zmarzliny, w północnej Syberii i na Alasce. Stosunkowo najdokładniej zbadano dotychczas złoże Masojaka w zachodniej Syberii i złoże Prudhoe Bay-Kuparuk River na Alasce.

Dlaczego gazohydraty należy eksploatować?

Dlatego, że klimat na Ziemi się zmienia. W ostatnich stu latach średnia temperatura podniosła się o 0,8-1°C. To oznacza, że warunki stabilności gazohydratów będą zmieniać się, ze stanu stałego zacznie przechodzić w fazę płynną, uwalniając metan. Wraz z ocieplaniem się klimatu intensywność uwalniania się metanu z olbrzymich pokładów dna oceanicznego będzie coraz większa.

Dla efektu cieplarnianego metan jest znacznie bardziej szkodliwym gazem niż dwutlenek węgla. Ponadto dwutlenek węgla znacznie łatwiej związać, wystarczy posadzić lasy. Są nawet koncepcje, aby kondensować CO₂ i składować w postaci suchego lodu pod ziemią w dawnych wyrobiskach kopalnianych.

W związku z tym, żeby ten efekt uwalniania metanu się nie potęgował i nie przyspieszał procesu ocieplania się Ziemi to powinniśmy gazohydraty zagospodarowywać najszybciej jak to możliwe.

Obecnie szacuje się, że zasoby metanu zawartego w gazohydratach mogą być od 2,5 do 10 razy większe niż wszystkie znane i rozpoznane złoża gazu ziemnego na świecie. To jest drugi powód, dla którego warto eksploatować gazohydraty. Są one potencjalnym źródłem energii. 1 m sześć gazohydratu zawiera 164 m sześć metanu i 0,8 m sześc wody. W małej objętości klatratu mieści się olbrzymia ilość metanu. Wobec wyczerpujących się zasobów tradycyjnych surowców, czyli ropy naftowej, gazu ziemnego, odejścia od węgla kamiennego (chyba że do niego wrócimy dla produkcji wodoru i ogniw paliwowych wodorowych) gazohydraty mogą jawić się jako potencjalne, łatwe do zagospodarowania i łatwe do wydobycia, nowe źródło energii, alternatywne dla tych wszystkich surowców, które się wyczerpują.

To jest czysty metan.

W swojej książce „Surowce mineralne mórz i oceanów” napisał pan, że z uwagi na konieczność rozwiązania wielu problemów technicznych dopiero od połowy przyszłego stulecia hydraty gazowe będą wykorzystywane w szerokim zakresie.

To prawda, ale problemy techniczne, które występowały jeszcze przed kilkunastu laty powoli wydają się być przełamane. Na lądzie eksploatacja gazohydratów jest stosunkowo prosta. Do górotworu wpuszcza się parę wodną lub gaz, np. podgrzany azot i takie ogrzane medium rozpręża metan zawarty w gazohydracie. Metan jest ujmowany otworami wiertniczymi.

Rosjanie i Amerykanie wykorzystują gazohydraty jak gaz ziemny.

Natomiast nikt jeszcze nie podjął eksploatacji gazohydratów leżących na dnie i pod dnem oceanicznym, nawet na skalę laboratoryjną. Tu jednak można odwołać się do doświadczeń, które już mamy z tytułu próbnej eksploatacji konkrecji manganowo-żelazistych. Wiadomo, że można je wydobywać z dna morskiego poprzez pneumatyczne lub hydrauliczne ich zasysanie. Otóż ciężar właściwy konkrecji żelazistych w porównaniu z gazohydratem jest znacznie większy. Czyli gazohydraty będzie znacznie łatwiej zasysać i zbierać z powierzchni dna oceanicznego. Z kolei do złóż pod dnem morskim wystarczy poprzez otwór wiertniczy wpuścić rozgrzane powietrze i wysysać gazohydraty za pomocą ssących urządzeń. Ponieważ są one w stanie stałym można je przewozić w ładowniach statków, jak LNG i rozprężać w miejscach, gdzie będziemy chcieli je używać.

Jakie jest zainteresowanie gazohydratami w Polsce?

Niestety, tematem gazohydratów interesuje się kilka osób związanych z polskim górnictwem i gazownictwem, interesuje się nimi Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. Gazohydraty nie występują w Polsce, ale powinniśmy się nimi interesować z kilku powodów o których mówiłem. Gazohydraty były tematem mojej wypowiedzi na sesji Międzynarodowej Organizacji Dna Morskiego ONZ na Jamajce w zeszłym roku. Ta organizacja została powołana m.in. dla udokumentowania i przyszłej eksploatacji konkrecji manganowo-żelazistych, i teraz powinna przesunąć ciężar swego zainteresowania w kierunku gazohydratów.

Jest pan przedstawicielem Polski w Radzie Interoceanmetlu, mamy swoją działkę w polu Clarion-Clipperton, na Pacyfiku.

Interoceanmetal, którego Polska jest członkiem założycielem powinien również włączyć tematykę występowania, identyfikacji gazohydratów do swoich kolejnych rejsów badawczych na Pacyfiku. Być może się okaże, że poza konkrecjami mamy również gazohydrat na dnie naszej działki.

Czy w przyszłości gazohydraty zastąpią kopalnie węgla?

To odległa, ale prawdopodobna idea. Juz za 40-50 lat ludzkość zacznie odczuwać brak gazu ziemnego i gazohydraty, jako nowe źródło energii, mogą złagodzić skutki tego niedoboru.

Sięgając po gazohydraty może wspomożemy ratowanie klimatu na Ziemi, ale czy nie naruszymy środowiska w głębiach oceanicznych?

Wiemy, że nawet na znacznych głębokościach 4 tys. metrów i poniżej rozwija się życie organiczne. Badając dokładniej gazohydraty może natrafimy na jego bardziej udokumentowane przykłady. Kiedyś wydawało się, że w okolicach „gorących kominów” nie może istnieć jakikolwiek przejaw życia. Dopiero dzięki badaniom prowadzonym na statkach podwodnych wyposażonych w kamery naukowcy odkryli, iż w wyziewach przegrzanej, zmineralizowanej wody morskiej o temperaturze ok. 300-350°C. wydobywającej się spod dna oceanicznego rozwija się niezwykle bogate życie organiczne. Tworzą je organizmy termofilne chemofilne, jedne lubią podwyższoną temperaturę, drugie realizują swój proces życiowy na zasadzie chemosyntezy – konsumują energię z przemian chemicznych. Dlatego w imię troski o środowisko należy upewnić się czy nasza ingerencja nie będzie oddziaływała negatywnie na jakąś formę świata organicznego (głównie bentonicznego), które być może istnieje w morskich głębinach.

Dziękuję za rozmowę.

Rozmawiała Krystyna Forowicz

Fundacja EkoFundusz
00-502 Warszawa, ul. Bracka 4
tel. (022) 621-27-04, fax (022) 629-51-25
www.ekofundusz.org.pl

• Informacje o Fundacji EkoFundusz