Potrivit geologilor, rezervele de gaze naturale sub formă de hidrați de metan în crusta terestră depășesc cu mult rezervele sale în stare liberă.
Propuneți o modalitate rentabilă de a extrage gazele naturale din depozitele de hidrat de gaze.
După cum se știe, componenta principală a gazelor naturale este metanul, utilizarea căruia, în calitate de transportator de energie, acoperă aproximativ un sfert din necesarul energetic mondial. De asemenea, metanul ca materie primă stă la baza sintezei de tonaj mare a unui număr de compuși organici importanți. Astfel, producția de acetilenă din metan este prima etapă în producția de etanol, acid acetic, clorură de vinil și diverse materiale plastice.
Rezervele de hidrat de metan de pe Pământ sunt estimate a fi de cel puțin 250 trilioane de metri cubi. Depozitele principale sunt situate în zonele permafrost pe uscat și sub fundul mării (aproximativ la o adâncime de 2 km sub pământ).
Materialele compozite (CM) sunt utilizate pe scară largă în lumea modernă. Diversitatea acestor materiale și utilizarea lor largă într-o mare varietate de industrii se datorează proprietăților unice ale acestor materiale. Una dintre astfel de proprietăți este o rezistență mecanică neobișnuit de mare a compozitelor. O aplicație semnificativă este așa-numitele materiale compozite fibroase, adică materiale armate cu fibre continue de înaltă rezistență.
Deja există instalații experimentale pentru extracția hidratului de metan în Alaska (SUA) și sub podeaua oceanului, în apropierea peninsulei Atsumi (Japonia). De asemenea, în URSS, sa desfășurat exploatarea cu succes a câmpului de hidrați de gaze din Messoyakhskoye, aflat sub permafrostul din Siberia de Vest. Următoarele dificultăți se pot distinge în dezvoltarea depozitelor menționate mai sus:
- sensibilitatea hidraților de gaz chiar și la mici modificări ale condițiilor termobarice, care pot conduce la eliberarea unei cantități mari de metan în atmosferă dacă se face o muncă fără griji;
- extracția gazului din stratul subacvatic de hidrați de gaze naturale poate destabiliza fundul mării, poate duce la schimbări în relieful de jos și la formarea unui tsunami;
Structura și proprietățile hidratului de metan
Esența oricărui hidrat de gaz este includerea unei molecule de gaz într-o cavitate a unui cadru rigid compus din molecule de apă fără interacțiunea chimică cu ele (figura 2). Celula elementară a hidratului de metan constă din două dodecaedruri și șase tetradecaedre formate din molecule de apă, în interiorul cărora există molecule de metan (figura 3). Compoziția celulei unice poate fi exprimată prin formula CH4 # 8729; nH20 (în medie, n = 5,75). În mod natural, scheletele de apă solidă sunt posibile numai la temperaturi scăzute și presiuni ridicate, astfel încât, la presiunea atmosferică, hidratul de metan este stabil sub -80ºC și la 0ºC la presiuni mai mari de 10 atm (figura 4).În exterior, hidratul de metan este zăpada comprimată. Unele dintre constantele sale sunt date în Tabelul 1.