Лед, который горит и сохраняет большое количество энергии. Газовые гидраты вас просто должны очаровать... (длина блога около 8 мин.)
Гидраты газов-это ледоподобные соединения молекул воды и молекул различных газов (метана, пропана, бутана и др.). Они встречаются в больших количествах на континентальных склонах по краям океанов. В последние десятилетия специалистов интересует в основном как потенциальный источник энергии.
Внешний вид и структура
Гидрат метана представляет собой белое твердое вещество, похожее на лед. Он состоит из молекул воды - хозяина, образующих клетку, в которую заключены молекулы газа.
Клатраты (как их еще называют) могут содержать до шести раз больше газа, чем открытая и газонасыщенная система пор в осадочных слоях на дне моря. Поэтому это огромный резервуар веществ, которые мы можем использовать в качестве топлива. Неудивительно, что их исследованиям в последнее время посвящено очень много ученых.
На глаз они выглядят гидратами, как белый порошкообразный снег. Структура может быть удивительно разнообразной. Гидрат метана, например, существует в трех различных вариациях, называемых гидратами метана I, II и H. Наиболее распространенные формы природного гидрата метана называются типом 1, что вас не удивит. Другие встречаются реже.
Структура клеток-хозяев описывается с помощью обозначения AB , где a-количество граней клетки, а B-количество типов граней. Не все имеют одинаковую форму.
Гидрат метана со структурой типа 1, изготовленный из мхетану биогенного происхождения, содержит в качестве захваченного компонента газа почти полностью метан. И он является самым распространенным газовым гидратом на нашей планете. Эта форма представляет собой более 95% всех подшипников.
В гидрате метана 2-го типа помимо метана присутствуют и другие углеводороды, например пропан. В структуре Н содержатся еще более крупные молекулы, такие как гексан, метилциклопентан, циклогексан и метилциклогексан .
Более мелкие структуры могут вместить до восьми молекул метана в 46 молекулах воды. Однако этот клатрат может содержать не только метан, но и этан, сероводород или углекислый газ. Еще клатраты могут содержать 136 молекул воды. Тогда такой клатрат может логически содержать гораздо большие молекулы углеводородов, таких как пентаны (углеводород с пятью атомами углерода).
Происхождение
В прошлом гидратному газу приписывали главным образом биогенное происхождение. Считалось, что они в основном состоят из микроорганизмов, которые живут в глубоких слоях отложений и медленно превращают органические соединения в метан.
Сегодня часто обсуждаются и ресурсы в земной коре, которая снабжает дно моря анорганическим образующимся метаном. Разница может быть определена с помощью изотопного анализа. Оба типа метана имеют несколько различное представление о различных изотопах углерода.
Изотопный анализ, кстати, намекнул, что первоначальное предположение о биологическом происхождении клатрата верно. Гидраты, образующие резервуар метана на дне моря, происходят главным образом из микробного метана, вероятно, образующегося в результате деградации морского органического вещества, попавшего в осадок и затем сохраненного в клатрату.
Гидраты различных газов до конца 20 - го века считались редкой диковинкой. Ледоподобные соединения молекул воды, которые в его сердце запуздывали газы, например, были неприятными осложнениями при добыче газа из подводных участков.
Только в 90-е гг. исследователи установили, что крупные отложения этих веществ встречаются на континентальных склонах практически всех краев мирового океана. Это логично - для его зарождения нужны осадочные породы, которые содержат органику. И вы попадаете в океаны, а моря получаете именно с материков. Мировые запасы гидрата hse сегодня оцениваются в 2 × 10 (14) м3 метана.
Гидраты метана стабильны только при высоких давлениях (свыше 35 бар) и низких температурах (в нижних водах океанов и глубоких слоях морского дна).
На практике это означает, что достаточное давление и температура обнаруживаются на глубине не менее 350 м.
Сколько лет метану клатраты на дне моря?
Ученым удалось разработать компьютерную модель возникновения и развития участков клатрата метана.
Учитывают как законы физики, так и данные по палеоклимату и развитию океана. Примерно через месяц компьютер произвел моделирование появления и разработки месторождений в Мексиканском заливе.
Наконец, сравнили полученные результаты с существующими данными, полученными с помощью геологических изысканий и бурения скважин. Модель согласуется и хорошо отражает реальность.
Одним из сюрпризов стало открытие, что несущие газ гидраты намного моложе, чем предполагалось ранее. На нижней кромке слоев гидратного газа, по-видимому, происходит непрерывная рециркуляция.
Гидраты устойчивы только на определенной глубине под морским дном в районе с соблюдением температуры и давления. Когда на дне моря оседают десятки метров нового осадка, гидратация его явно дестабилизирует. Тепловое равновесие, которое в слое еще не восторжествовало, с появлением новых отложений разрушится, твердый слой гидратовых отложений взорвется и новый слой гидратов будет воссоздан на более высоком “этаже”.
Это кстати должно было произойти в конце последнего ледникового периода у берегов Норвегии. Тающие ледники выбрасывают в море большое количество осадочных пород.
Кроме того, если в этот период вода над морским дном уже насыщена метаном, то происходит простая конденсация метана (поступающего из более глубоких слоев донных отложений). Гораздо больше вероятность того, что он попадет в атмосферу. “Оттепельные” гидраты метановых вод так удивительно не участвуют в температуре, а скорее седиментовом добавлении, поставляемом с материка.