اين سوخت فسيلي که به "يخ آتشين" مشهور است، "هيدرات متان" نام دارد. ذخاير جهاني "هيدرات متان" بيش از دو برابر مجموع ذخاير جهاني نفت، گاز و ذغال سنگ بر آورد ميشود. پيشرفت در تکنولوژي استخراج و بهره برداري اين سوخت جديد، آينده انرژي در جهان را دگرگون خواهد ساخت.
به مدت دو هفته گروه ژاپني موفق شدند تا روزانه هزاران متر مکعب متان را از يک چاه 330 متري زير دريايي که حفر کرده بودند با رعايت موازين ايمني براي محيط زيست خارج کنند.
ژاپن که از فاجعه فوکوشيما که منجر به تعطيلي اکثريت نيروگاههاي اتمي اش شده از وابستگي شديد به انرژي واردتي رنج ميبرد، در تلاش پيگير براي يافتن منابع جديد انرژي است که اين کشور را به استقلال در توليد منابع انرژي مورد نيازش سوق بدهد.
در اين راستا، کشور ژاپن براي استخراج و بهره برداري "هيدرات متان" کنسرسيوم MH21 " را با مشارکت دولت ژاپن، دانشگاهها و شرکتهاي صنعتي تخصصي در اين زمينه ايجاد کرده و به تلاشي پيگير همت نهاده تا از سال ميلادي 2018 "هيدرات متان" را در چهارچوب گسترده صنعتي-تجاري استخراج و بهره برداري کند.
هرچند ژاپن در اين راه از نقطه نظر پژوهشي و تجربي در ميان کشورهاي جهان پيشتاز است، اما ژاپن در اين راه تنها نيست و کشورهاي آمريکا و روسيه از گذشته و کشورهاي چين، تايوان، کره جنوبي، هند، کانادا، آلمان و برخي از کشورهاي شمال اروپا در سال هاي اخير دراين جهت تلاش ميکنند.
از نظر فني
حال ببينيم که اين سوخت جديد فسيلي چيست؟ در چه مناطقي در جهان يافت ميشود؟ ذخيره جهاني اين سوخت چقدر است؟
"هيدرات متان" همانطور که از نامش پيداست ترکيبي است از گاز "متان" و آب. اما براي شکل گرفتن اين "يخ آتشين"، دو شرط لازم است. نخست آنکه درجه حرات پائين باشد. دوم آنکه فشار بسيار بالا باشد.
گاز متان نتيجه تجزيه مواد ارگانيک بر روي کره زمين است.اين گاز به وجود گونه هاي جانوري بر روي کره زمين بستگي دارد. ازدهها ميليون سال پيش، اين گاز بر روي کره زمين دائماً توليد شده و همواره توليد ميگردد.
قسمتي از گاز متان توليد شده بر اثر تجزيه عوامل ارگانيک در اتمسفر کره زمين متراکم ميگردد. با توجه به آنکه متان يک گاز گلخانه ي با قدرت آلودگي 20 برابر گاز کربنيک مي باشد.آزاد شدن بيش از اندازه گاز متان در اتمسفر زمين و چگونگي امتناع از تراکم آن در جو زمين، طي دهه هاي اخير در مرکز توجه طرفداران حفظ محيط زيست در جهان بوده و ميباشد .
اما، خوشبختانه تمام گاز متان توليد شده آزاد نمي‌گردد و قسمت عمده اي از آن تحت شرايط درجه حرات پائين و فشار بالا در بلورهاي يخي زنداني گرديده و "هيدرات متان"، اين منبع سرشار انرژي فسيلي در جهان را ايجاد مي کند.
با توجه به شرايط لازم براي شکل گيري "هيدرات متان" که همانا ترکيبي از درجه حرارت پائين و فشار بالا ميباشد، يخ محتوي گازمتان متراکم شده در اعماق دريا و اقيانوس ها در مجاورت قاره ها ودر زير لايه هاي يخ منجمد در قطب شمال و نواحي قطبي به فراواني يافت ميگردد.
منابع عمده
معادن موجود "هيدرات متان" دراعماق سواحل آمريکا ، خصوصاً، آلاسکا بيش از يک چهارم ذخاير"هيدرات متان" را در بطن خود جاي داده است.
در سيبري روسيه استخراج "هيدرات متان" با شرايط زمين شناسي بسيار ويژه، اما با تکنيک هاي گذشته، از سال 1970 شروع گرديده است.
ژاپني ها که از سال 1995 در اين باره تحقيق و آزمايش ميکنند، همانطور که گفتيم در اين اواخر موفق به بهره برداري از تکنيک هاي نوين و انقلابي براي استخراج شده اند که در باره آن سخن خواهيم گفت. منابع شناخته شده ژاپن معادل مصرف 100 سال انرژي ژاپن برآورد ميگردد. فقط منابع "هيدرات متان" موجود در معادن جزيره "نانکايي Nankai" مي تواند معادل ده سال نياز کلي ژاپن به انرژي را تأمين کند.
براي "استيو کايرباي" پژوهشگر موسسه زمين شناس ايالات متحده آمريکا "هيدرات متان" انرژي غالب در سده آينده در جهان خواهد بود.
برآوردهاي انجام شده از ميزان ذخاير"هيدرات متان" شگفت آور ميباشد. ميزان کربن نهفته در اين سوخت جديد، معادل دو برابر تمامي ذخاير شناخته شده ديگر سوخت هاي فسيلي جهان، يعني نفت، گاز و ذغال سنگ مي باشد.
در واقع، هر متر مکعب "هيدرات متان" در حدود 163 متر مکعب گاز متان را در درون خود به صورت متراک دارد. گاز موجود در منابع جهاني "هيدرات متان" بيش از 12000 ميليارد مترمکعب بر آورد ميگردد که تمامي ذخاير شناخته شده نفت، گاز و ذغال سنگ جهان در برابر آن کوچک جلوه ميکنند.
به رغم وجود منابع عظيم "هيدرات متان" در جهان، استخراج و بهره برداري از معادن "هيدرات متان" تا کنون با مشکل روبرو بوده است.در واقع تکنيک هاي شناخته شده پيشين همراه با ريسک بسياربالا براي محيط زيست، خصوصاً بستر درياها بوده است.
اما تکنيک جديد ژاپني ها که دو هفته پيش براي استخراج "هيدرات متان" در سواحل جزيره "نانکايي Nankai" مورد تجربه و آزمايش قرار گرفت، ميتواند انقلابي در زمينه تکنيک هاي استخراج و بهره برداري "هيدرات متان" به وجود بياورد و راه را براي بهره برداري گسترده از اين انرژي جديد فسيلي در جهان هموار کند.
تکنيک جديد ي که اخيراً ژاپني ها براي بهره برداري آزمايشي در معادن نزديک به جزيره "نانکايي Nankai" بکار برده اند، استفاده از گازکربنيک براي استخراج متان بوده است.
در وهله نخست، به مدت دوهفته، ترکيبي از گاز کربنيک و گاز ازت را به چاه حفر شده، تزريق کردند.
پس از تزريق اين ترکيب گازي به معدن حاوي رگه هاي "هيدرات متان" با بهره گيري از مکانيزم شيمي ملکولي، گاز کربنيک جايگزين گازمتان موجود در بلور "هيدرات متان" شده و بدين ترتيب گاز متان آزاد ميگردد. در وهله بعد، به مدت دوهفته گاز متان آزاد شده به وسيله پمپ هاي مکنده جمع آوري و ذخيره ميگردد.
"پيير اليکس" کارشناس شرکت نفتي "توتال" فرانسه ضمن تأييد فرآيند استخراج متان به وسيله تکنيک تزريق گاز کربنيک، اين تکنيک را تکنيکي بسيار با ثبات تلقي کرده که ميتواند لايه هاي در مجاورت رگه هاي زير دريايي "هيدرات متان" رادر حالت طبيعي خود حفظ کند. وي ميگويد که اين تکنيک تازه اين مزيت را نيز دارد که اجازه ميدهد گاز کربنيک موجود در سطح زمين در اعماق دريا ذخيره گردد.
همانطور که ميدانيم گاز متان در هنگام سوختن، ضمن ايجاد انرژي، تبديل به گاز کربنيک ميگردد. اگر قرار باشد که براي استخراج متان گاز کربنيک به معادن "هيدرات متان" تزريق گردد، به نوعي به سوي يک تعادل در مصرف انرژي پيش ميرويم. در اين تعادل جديد، از اثرات فزاينده آلودگي اتمسفر زمين به وسيله گاز کربنيک اجتناب مي ورزيم.
رنالد ويالي" زمين شناس موسسه زمين شناسي فرانسه استخراج متان از "هيدرات متان" را با استخراج "گاز "شيست" مقايسه کرده و ميگويد که استخراج "هيدرات متان" نياز به شکستن لايه هاي زيرزميني به وسيله فشار آب ندارد و هيچ دگرگوني در لايه هاي زير زميني ايجا د نميکند. وي ميگويد که استخراج "هيدرات متان" از نقطه نظر ايمني همانند تکنيک هاي متداول بهره برداري از گاز طبيعي بوده و حفر چاه و ايزولاسيون آن نيز کاملاً مشابه با ديگر سوخت هاي فسيلي متداول، مانند گاز ميباشد.
از سوي ديگر، " ژروم شاپلاز" پژوهشگر مرکز تحقيقات علمي فرانسه به يک ريسک مهم در زمينه استخراج و بهره برداري "هيدرات متان" اشاره ميکند. وي ميگويد که در زير لايه هاي بلوري شکل "هيدرات متان"، سفره هاي گاز متان قرار دارند. اين بلورها به عنوان سرپوشي براي اين سفره هاي زير زميني گاز متان عمل مي کنند. وي ميگويد که شکستن بلورهاي متان ميتواند گاز متان را که اثرات گلخانه اي آن 20 برابر گاز کربنيک است آزاد کند.
نتايج عمليات تحقيقي ژاپني ها در دو هفته پيش در زمينه استخراج و بهره برداري "هيدرات متان" هنوز اعلام نگرديده است. آنچه مسلم است، اين آزمايش نميتواند به همه پرسش ها و مشکلات در اين زمينه پاسخ بدهد. اما تداوم پژوهش و تحقيقات و آزمايش ها، ميتواند راه را براي استخراج و بهره برداري "هيدرات متان" هموار خواهد کرد.
در کنار توسعه بهره برداري گاز شيست، "هيدرات متان" سلاح تازه اي است که ميتواند به بسياري از کشورها، از جمله ژاپن کمک کند تا به استقلال کامل در زمينه توليد انرژي راه يابند.