Põlev jää – metaanhüdraat

Vee molekuli ehitus põhjustab vee fenomenaalseid füüsikalisi omadusi. Vee molekulide vaheliste vesiniksidemete tõttu moodustub erinevatel temperatuuridel suur hulk erinevaid ruumilisi struktuure – dodekaeedreid, ikosaeedreid jne. Nendesse ruumilistesse strukuuridesse võivad sobiva temperatuuri ja rõhu tingimustes sattuda teiste ainete molekule (lämmastik, hapnik, vesinik, krüptoon, argoon, ksenoon, metaan ja kõrgemad süsivesinikud) – tekivad tahked gaashüdraadid.
Põlev jää
Gaashüdraatidest on kindlasti kõige huvipakkuvamaks metaanhüdraat. Metaanhüdraadis sisalduv metaan tekib orgaanilise aine lagunemisel mikrobioloogiliselt või abiootiliselt orgaanilise aine redutseerumisel umbes 110 kraadi juures. Sobiva rõhu ja temperatuuri tingimustes ookeani põhjas tekibki vabanevast metaanist metaanhüdraat. Metaanhüdraati leidub peamiselt šelfidel ja kõrgematel laiuskraadidel igikeltsa piirkondades. Potentsiaalse kütusena on metaan vägagi atraktiivne. Üsna tagasihoidlikes hinnangutes ületavad metaanhüdraadi varud ülejäänud fossiilseid kütuseid ligi kaks korda. Huvitav on fakt, et ühest kuupmeetrist metaanhüdraadist eraldub tavatingimustes umbes 160 kuupmeetrit metaani. Probleemseks osutub aga metaanhüdraadi kätte saamine. Senimaani pole suudetud luua perspektiivseid tehnoloogiaid kuidas metaanhüdraati kätte saada. Ühed eesrindlikumad antud küsimusega tegelejad on maavarade vaese Jaapani teadlased. Kuna metaanhüdraat asub üsna sügaval merepõhjas, siis paneb see inseneride taibukuse tugevasti proovile.

Metaanhüdraadi stabiilsus sõltub temperatuurist ja rõhust. Juhul kui merevee tase peaks langema, siis rõhk langeb ja metaanhüdraadist võib eralduma hakata metaani. Merevee temperatuuri tõus viib samade tagajärgedeni.
clathbwp

Jooniselt on näha, et kui temperatuur tõuseks ligikaudu 4 kraadi, siis muutuks mitmesaja meetri paksune kiht ebastaabiilseks. Arvatakse, et jääaegade lõppemine võib olla seotud metaanhüdraadiga. Jääajal hakkab merevee tase langema, sest järjest rohkem ja rohkem vett satub moodustuvatesse jääkilpidesse ning suured metaanhüdraadi lademed muutuvad ebastabiilseks ja vabastavad suures koguses metaani atmosfääri. Metaan on umbes 21 korda efektiivsem kasvuhoonegaas kui süsihappegaas.Teiseltpool kardedakse, et kliima soojenemisest tingitud merevee tõusu tõttu võivad hakata sulama polaaraladel olevad metaanhüdraadi lademed ja selle tõttu võib kliima veelgi soojeneda.
gas-hydrates-6

Metaanhüdraat on väga huvitav loodusnähtus. Võibolla on jääaegade ja jäävaheaegade vaheldumine seotud just metaanhüdraadi tekke ja lagunemisega. Ligikaudu 8000 aastat tagasi toimus Norra rannikul ulatuslik veealune maalihe, mis hõlmas Islandiga võrraldava suurusega maa-ala. Selle tagajärjel vallandus suur hulk metaani atmosfääri, kuna piirkonnas leidub üsna palju metaanhüdraati. Seda kinnitab Gröönimaa jääpuursüdamikest tehtud analüüs, mis näitas, et samal ajal tõusis märgatavalt atmosfääri metaani sisaldus. On spekuleeritud, et antud sündmus võis olla üheks peamiseks põhjuseks, mis lõpetas holotseeni külma perioodi. Teisestküljest ei püsi metaan atmosfääris kuigi kaua, ta oksüdeerub süsihappegaasiks umbes kümne aasta jooksul.

Kasutatud allikad:

Karik, H. Looduslik vesi ja hämmastavad imeveed. Tallinn, Koolibri 2006
http://hol.sagepub.com/cgi/content/abstract/17/3/291
http://my.opera.com/nielsol/blog/2008/09/24/the-storegga-submarine-landslide-and-tsunami
http://www.horisont.ee/arhiiv_2000_2002/h2002n2l5.html
http://marine.usgs.gov/fact-sheets/gas-hydrates/title.html
http://ethomas.web.wesleyan.edu/ees123/clathrate.htm

2 mõtet “Põlev jää – metaanhüdraat”

  1. Sattusin lugema artiklit, kus USA teadlased katsetavad Alaskal metaani eraldamise pilootseadme kallal. Uue lähenemise sisu on selles, et pumbates CO2-te metaanhüdraati, surub see metaani välja jäädes ise asemele. Entusiastid räägivad sellest kui CO2-e emissiooni vabast fossiilsest kütusest, millele nähakse suurt tulevikku. Väidetavalt on ainult Alaskal võimalik kätte saada 2,4 triljonit kuupmeetrit gaasi, kasutades tänapäeval olemasolevaid tehnoloogiaid.

    Ise suhtun sellesse plaani natuke skeptiliselt, sest CO2 ei asu metaanhüdraadi lähedal ja selle transportimiseks on vaja teha lisakulutusi. Teiseks peab tõenäoliselt CO2-te hakkama eraldama suitsugaasidest, mis jällegi maksab. Kui veel arvestada, et jätkub globaalne kliimamuutus võib arvata, et metaanhüdraati peidetud CO2 vabaneb ikkagi atmosfääri. Muidugi kui mälu ei peta peaks metaan olema ~20 korda võimsam kasvuhoonegaas kui CO2, mis teeks selle põletamise isegi “roheliseks” (muidu eralduks liustike sulamiselatmosfääri metaan), mis aitaks inimeste osa (nii suur kui see üldse on) kliimamuutuses vähendada.

    Kel huvi võib artiklit ise lugeda:
    http://www.newscientist.com/article/dn16848-ice-that-burns-could-be-a-green-fossil-fuel.html

Kommenteerimine on suletud.