ziemia
Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2013-02-25
Hydraty – paliwo przyszłości?

Jedni nimi straszą, innym pilno do ich eksploatacji. Ci drudzy właśnie rozpoczęli próbne nawiercanie złóż zmrożonego metanu spoczywającego w olbrzymich ilościach na dnie oceanów.

Kapitan Nemo byłby zachwycony tym przedsięwzięciem. Światłowód opuszcza terytorium Kanady w pobliżu miasteczka Port Alberni na wyspie Vancouver. Zatacza wielką pętlę po dnie Pacyfiku, którego głębokość miejscami przekracza tu 2 km, a następnie powraca do punktu wyjścia. Wzdłuż tej pępowiny rozmieszczono sześć podwodnych obserwatoriów naukowych.

Na dnie oceanu ustawiono też aparaturę elektroenergetyczną i telekomunikacyjną. Pierwsza dostarcza energii wszystkim urządzeniom, druga zapewnia im internetową komunikację z lądem. W jedną stronę płyną wyniki pomiarów, filmy i fotografie, w przeciwną – polecenia do aparatury. Centralę systemu ulokowano na uniwersytecie w Victorii – stolicy kanadyjskiej prowincji Kolumbia Brytyjska. Pracujący tu naukowcy i inżynierowie mogą oglądać obrazy i analizować dostarczone z głębin dane, siedząc wygodnie w fotelu.

Kanadyjski projekt uznawany jest za milowy krok w eksploracji oceanów. Otrzymał nazwę Neptune i kosztował 110 mln dolarów. Dwie trzecie funduszy wyłożyły do spółki: rząd w Ottawie i władze Kolumbii Brytyjskiej, resztę dorzucił przemysł. Skąd ta niezwykła hojność rządu i firm? Magnesem są odkryte na dnie oceanu złoża surowca wzbudzającego zarazem chciwość i obawy.

Skarb w kanionie

Wśród licznych naukowych „zabawek”, które zanurzyły się w otchłań Pacyfiku, jest łazik podobny do traktora na gąsienicach. Zaprojektowano go i zbudowano na uniwersytecie w Bremie w Niemczech. Tam również otrzymał imię – Wally. Ważący 300 kg pojazd wyposażono w kamerę wysokiej rozdzielczości i posłano do podwodnego kanionu Barkley schodzącego na głębokość 850 m. To miejsce od dekady cieszy się wielkim zainteresowaniem naukowców. Mówią, że dla niego samego warto było ciągnąć światłowód i instalować podmorską aparaturę.

Podwodny kanion Barkley znajduje się na zachód od wyspy Vancouver. Na długości ponad 100 km wcina się w podwodną krawędź kontynentu północnoamerykańskiego, który opada tu stromo w dół, w stronę otchłani otwartego oceanu. W pobliżu pacyficznych wybrzeży Ameryki Północnej istnieje wiele takich podmorskich wąwozów. Ten należy do największych. W 2000 r. pewien kuter rybacki wyłowił w tym miejscu blok żółtego lodu o masie około tony. Nietypowy blok syczał w wodzie, puszczając bąble niczym Alka Seltzer, choć bąble te zawierały głównie metan. Gaz energicznie opuszczał lodową pułapkę, w której tkwił zapewne bardzo długo.

Takie kryształy zmrożonej wody i gazu zwane hydratami (lub klatratami) metanu mogą w sprzyjających warunkach – czyli pod wysokim ciśnieniem i w niskiej temperaturze – przetrwać na dnie morza miliony lat. Już wcześniej odkrywano je w wielu innych miejscach na Ziemi, do czego szczególnie przyczyniły się rozpoczęte w latach 90. wiercenia dna morskiego prowadzone przez międzynarodową organizację International Ocean Drilling Program. Zahibernowany na dnie oceanów metan jest bogatym źródłem energii. Wedle niektórych szacunków, na setki lat mógłby zaspokoić potrzeby energetyczne ludzkości. Rybacy złapali więc w sieć coś znacznie cenniejszego niż złota rybka.

Trop podchwycili kanadyjscy naukowcy. Na dno kanionu wysłali małą pływającą sondę z kamerą, by rozpoczęła poszukiwania cennego surowca. Natrafiono na niego w 2002 r. Złoże okazało się niezwykle bogate. Eksperci oszacowali, że energia z gazu znajdującego się w kanionie wystarczyłaby Kanadzie na 40 lat.

Ulotna perspektywa wydobycia

Jednak wykorzystanie odkrytych złóż nie będzie łatwe. Nie dosyć, że tkwią głęboko pod wodą (większość poniżej 300 m), to są dość ulotnym źródłem energii. Nieostrożna eksploatacja może się skończyć raptowną ucieczką gazu z hydratów. Cenne paliwo zamieni się wtedy w bąbelki. Metan jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla, i jeśli zacznie się ulatniać w wielkich ilościach z oceanów, może podgrzać ziemską atmosferę. Zdarzało się tak w dawnych okresach geologicznych. Metanowa bańka błyskawicznie ocieplała Ziemię, wywołując zmiany klimatyczne. Obecnie wierzchnie warstwy oceanów też stopniowo się ocieplają i choć żaden ze znanych ekspertów nie prognozuje na razie metanowego kataklizmu, lepiej dmuchać na zimne.

Inne potencjalne niebezpieczeństwo wiąże się z naruszeniem stabilności skłonów kontynentalnych. Geolodzy podkreślają, że wiele złóż hydratów jest zlokalizowanych w taki sposób, że gdyby je usunąć, podmorskie zbocza natychmiast straciłyby równowagę i pojechały w dół. Takie podmorskie osuwiska mogłyby być naprawdę olbrzymie i „uruchamiać” gigantyczne tsunami.

Mimo tych potencjalnych zagrożeń, a także bardzo dużych kosztów badań poszukiwawczych, wiele państw – prócz Kanady m.in. Japonia, USA, Chiny i Indie – próbuje dobrać się do hydratów metanu. Głód energii zachęca do ryzykownych kroków. Kanion Barkley ze względu na bliskość lądu i dość korzystne warunki geologiczne może stać się jednym z pierwszych miejsc na Ziemi, gdzie taka eksploatacja ruszy na skalę przemysłową. Temu służą kolejne ekspedycje badawcze.

Przed dwoma laty do kanionu zabrano spektrometr, dzięki któremu dokładnie zbadano skład chemiczny hydratów. Teraz przyszła pora na sporządzenie dokładnej mapy złoża, aby było wiadomo, gdzie ustawić platformy wydobywcze. Tym właśnie zajmuje się Wally. Po wykonaniu tego zadania zacznie penetrować kolejne kaniony w okolicy. Kanadyjczycy wiedzą już, że dużych złóż zmrożonego metanu jest w ich strefie więcej.

Gaz za gaz

Technologie wydobycia nietypowego surowca dopiero raczkują. Niedawno pierwsze próby przeprowadzili u północnych wybrzeży Alaski Amerykanie. US Geological Survey, odpowiednik naszego Państwowego Instytutu Geologicznego, od kilku lat rozwija specjalny program poszukiwania metanu z hydratów ukrytych na dnie arktycznego Morzu Beauforta. Prace nad sposobami pozyskiwania tego surowca finansuje też amerykański Departament Energii. Ta ostatnia instytucja sprawowała nadzór nad przełomowymi eksperymentami przeprowadzonymi wczesną wiosną 2012 r. w zatoce Prudhoe – tej samej, która dała nazwę największemu eksploatowanemu złożu ropy naftowej w Ameryce Północnej. Na lodzie skuwającym wody zatoki postawiono tymczasowy szyb wiertniczy nazwany Ignik Sikumi, co w języku Indian z północnej Alaski znaczy Ogień na Lodzie.

Gdy wiertło dotarło do hydratów metanu znajdujących się na głębokości 900 m, wpompowano do nich dwutlenek węgla, wypierający metan z sieci krystalicznej hydratu. Zastosowanie tej niezwykłej metody sprawiło, że jeden gaz – zbędny i szkodliwy dla klimatu (dwutlenek węgla) – został uwięziony na dnie oceanu, podczas gdy drugi – pożądany jako źródło energii (metan) – powędrował na powierzchnię. Wtedy go podpalono. Znicz w zatoce Prudhoe płonął nieprzerwanie przez dwa tygodnie. Autorzy eksperymentu podkreślają, iż dzięki tej technologii można upiec trzy pieczenie przy jednym (metanowym) ogniu. Po pierwsze – dobrać się do nowego surowca energetycznego, po drugie – upchnąć na dnie zbędny dwutlenek węgla, i po trzecie – ocalić same hydraty i tym samym pozostawić dno morskie w niemal nienaruszonym stanie.

Na genialny pomysł podmienienia jednego gazu drugim wpadli wspólnie naukowcy z uniwersytetu w Bergen w Norwegii (też zasobnej w hydraty) oraz badacze z laboratorium należącego do koncernu ConocoPhillips. Wkrótce dołączyli do nich także japońscy naukowcy zatrudnieni przez rządowe konsorcjum Japan Oil, Gas and Metals National Corporation. Współfinansowało ono eksperymenty w zatoce Prudhoe. Nieprzypadkowo.

Kraj kwitnącej eksploatacji hydratów

Japonia, pozbawiona tradycyjnych paliw kopalnych, szczególnie interesuje się pozyskiwaniem nietypowego surowca. Amerykanom, eksploatującym na potęgę gaz łupkowy, aż tak bardzo na tym nie zależy. Choć i tak chcą być pionierami we wdrażaniu nowej technologii. Zapowiadają, że będą prowadzić kolejne testy – na Alasce, a także w Zatoce Meksykańskiej oraz na szelfie atlantyckim. Jesienią 2012 r. rozdali kilkunastu uczelniom 6 mln dolarów na dalsze badania. – Najdalej za dwie dekady opanujemy opłacalne wydobycie gazu z hydratów – deklaruje Ray Boswell z amerykańskiego National Energy Technology Laboratory, który kierował eksperymentem Ignik Sikumi.

Japończycy są znacznie większymi optymistami. Wspomniana rządowa agenda Japan Oil, Gas and Metals National Corporation zapowiedziała niedawno, że wydobycie podmorskiego metanu na skalę przemysłową powinno ruszyć już w 2018 r.!

Wiele będzie zależało od powodzenia prób zaplanowanych na koniec lutego i początek marca 2013 r. Zostaną one przeprowadzone z pokładu wielkiego statku badawczego „Chikyu”. To jedna z dwóch na świecie (obok amerykańskiego statku „Joides Resolution”) jednostek wykonujących głębokie wiercenia badawcze na dnie oceanów. Nad tym olbrzymem o długości 220 m góruje wieża wiertnicza o wysokości 70 m. Jednym z głównych zadań statku jest poszukiwanie surowców dla gospodarki Kraju Kwitnącej Wiśni.

Celem obecnej wyprawy „Chikyu” jest hydratowy skarbiec znajdujący się na dnie Pacyfiku w pobliżu rowu oceanicznego Nankai, ciągnącego się na długości ponad tysiąca kilometrów wzdłuż południowej części Honsiu i dwóch innych wysp: Sikoku i Kiusiu. To jeden z najgroźniejszych na świecie uskoków tektonicznych. Silne trzęsienia, mogące wzbudzać fale tsunami o wysokości ponad 10 m, występują tu co 100–150 lat, a te najpotężniejsze, potrafiące zainicjować tsunami o wysokości nawet 25 m, przychodzą średnio co 800 lat.

Mieszkańcy Japonii obawiają się mocy drzemiących w rowie Nankai oddalonym o 200 km od ich wybrzeży, ale od pewnego czasu wiążą też z nim spore nadzieje. Ponad dekadę temu wzdłuż zachodniego skraju tej rysy odkryli bogate złoża hydratów. Wtedy jeszcze „metanowy lód” uchodził za egzotyczne źródło energii. Panowało przekonanie, że dobranie się do zgromadzonego w nich metanu jest ekstremalnie trudne i zupełnie nieopłacalne. Jednak Japonia, skazana na import ropy naftowej i gazu ziemnego, uznała, że gra jest warta świeczki.

El Dorado na dnie Pacyfiku

Poszukiwania okazały się owocne. Na nowych mapach geologicznych japońscy naukowcy wymalowali pas o długości kilkuset kilometrów i szerokości 20–30 km, ciągnący się w odległości 30–50 km od wysp japońskich. Ocean ma tu głębokość od 300 do 800 m. Najpierw sondowania sejsmiczne, a później próbne wiercenia potwierdziły istnienie na obrzeżach rowu Nankai bogatych złóż hydratów. Szczegółowe oceny mówią, że znajduje się tam nawet 1,1 biliona m3 gazu. Ponieważ Japonia importuje rocznie około 100 mld m3 gazu ziemnego, metan zinwentaryzowany w strefie Nankai mógłby jej wystarczyć na 11 lat. Jednak badania dopiero się rozpoczęły, a morska strefa ekonomiczna Japonii jest olbrzymia, liczy niemal 4,5 mln km2. Śmiałe szacunki mówią, że posiadane przez ten kraj złoża hydratów wystarczyłyby mu nawet na 100 lat.

Ustalono już jedno z pierwszych miejsc przyszłego wydobycia. Znajduje się ono około 300 km na południowy zachód od Tokio. Do eksploatacji wybrano dwa złoża hydratów. Oba są położone 30–40 km od brzegu, na wysokości zatoki Ise, nad którą leży Nagoya. Głębokość wody nad pierwszym złożem wynosi 300 m, nad drugim – 800 m. Cenny surowiec leży od 30 do 300 m pod dnem. W niektórych miejscach warstwa hydratów ma grubość ponad 50 m! Właśnie nad jednym z nich usadowił się „Chikyu”. Rok temu statek nawiercił w tym miejscu pierwszy otwór eksploatacyjny oraz kilka otworów obserwacyjnych, w których umieszczono aparaturę badawczą. W połowie stycznia 2013 r. wyruszył ponownie, by najpierw dokończyć wiercenia, a następnie rozpocząć próbną eksploatację złoża.

Będzie to jednocześnie test technologii, nad którą Japończycy pracują od ponad 10 lat. W uproszczeniu polega ona na obniżeniu ciśnienia w złożu, aby gaz mógł sam się z niego swobodnie wydostać. Metodę tę po raz pierwszy przetestowano w 2007 i 2008 r. Nie w Japonii jednak, lecz w miejscu zwanym Mallik, znajdującym się w delcie najdłuższej kanadyjskiej rzeki Mackenzie, uchodzącej do Oceanu Arktycznego (Japończycy nie stronią od współpracy z innymi nacjami zainteresowanymi eksploatacją niekonwecjonalnych źródeł energii). W tym rejonie także występuje mnóstwo hydratów metanu, tyle że są one ukryte nie pod dnem morskim, lecz na lądzie – pod wieczną zmarzliną o grubości 600 m.

Próbne wydobycie w delcie Mackenzie trwało sześć dni. Nie brzmi to zbyt imponująco, ale pamiętajmy, że była to pierwsza taka próba w historii. Wcześniej technikę wydobycia polegającą na obniżeniu ciśnienia w hydratach przetestowano w specjalnie zbudowanym symulatorze znajdującym się w Tokio. Teraz Japończycy mają nadzieję, że w rowie Nankai uda im się podtrzymać wypływ metanu przez 2–3 tygodnie, czyli mniej więcej tak długo jak w zatoce Prudhoe. Jeśli im się powiedzie, zamierzają w trzech kolejnych latach wydłużać czas pracy urządzeń wydobywczych, a w 2016 r. rozpocząć budowę pierwszej platformy eksploatacyjnej z prawdziwego zdarzenia. Postępom Japończyków bacznie przyglądają się Chiny, Indie, Korea Południowa oraz kilka innych krajów zasobnych w hydraty. Po tym, jak szczelinowanie hydrauliczne zrewolucjonizowało wydobycie gazu i ropy z łupków, nikt już nie patrzy z przymrużeniem oka na takie „szalone” projekty.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 03/2013 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
03/2020
02/2020
Kalendarium
Luty
21
W 1936 r. uruchomiono kolej linową na Kasprowy Wierch
Warto przeczytać
Firma Topf & Söhne produkuje urządzenia browarnicze i krematoria, a także instalacje do komór gazowych. Jej klientami są browary w wielu krajach na całym świecie.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2013-02-25
Hydraty – paliwo przyszłości?

Jedni nimi straszą, innym pilno do ich eksploatacji. Ci drudzy właśnie rozpoczęli próbne nawiercanie złóż zmrożonego metanu spoczywającego w olbrzymich ilościach na dnie oceanów.

Kapitan Nemo byłby zachwycony tym przedsięwzięciem. Światłowód opuszcza terytorium Kanady w pobliżu miasteczka Port Alberni na wyspie Vancouver. Zatacza wielką pętlę po dnie Pacyfiku, którego głębokość miejscami przekracza tu 2 km, a następnie powraca do punktu wyjścia. Wzdłuż tej pępowiny rozmieszczono sześć podwodnych obserwatoriów naukowych.

Na dnie oceanu ustawiono też aparaturę elektroenergetyczną i telekomunikacyjną. Pierwsza dostarcza energii wszystkim urządzeniom, druga zapewnia im internetową komunikację z lądem. W jedną stronę płyną wyniki pomiarów, filmy i fotografie, w przeciwną – polecenia do aparatury. Centralę systemu ulokowano na uniwersytecie w Victorii – stolicy kanadyjskiej prowincji Kolumbia Brytyjska. Pracujący tu naukowcy i inżynierowie mogą oglądać obrazy i analizować dostarczone z głębin dane, siedząc wygodnie w fotelu.

Kanadyjski projekt uznawany jest za milowy krok w eksploracji oceanów. Otrzymał nazwę Neptune i kosztował 110 mln dolarów. Dwie trzecie funduszy wyłożyły do spółki: rząd w Ottawie i władze Kolumbii Brytyjskiej, resztę dorzucił przemysł. Skąd ta niezwykła hojność rządu i firm? Magnesem są odkryte na dnie oceanu złoża surowca wzbudzającego zarazem chciwość i obawy.

Skarb w kanionie

Wśród licznych naukowych „zabawek”, które zanurzyły się w otchłań Pacyfiku, jest łazik podobny do traktora na gąsienicach. Zaprojektowano go i zbudowano na uniwersytecie w Bremie w Niemczech. Tam również otrzymał imię – Wally. Ważący 300 kg pojazd wyposażono w kamerę wysokiej rozdzielczości i posłano do podwodnego kanionu Barkley schodzącego na głębokość 850 m. To miejsce od dekady cieszy się wielkim zainteresowaniem naukowców. Mówią, że dla niego samego warto było ciągnąć światłowód i instalować podmorską aparaturę.

Podwodny kanion Barkley znajduje się na zachód od wyspy Vancouver. Na długości ponad 100 km wcina się w podwodną krawędź kontynentu północnoamerykańskiego, który opada tu stromo w dół, w stronę otchłani otwartego oceanu. W pobliżu pacyficznych wybrzeży Ameryki Północnej istnieje wiele takich podmorskich wąwozów. Ten należy do największych. W 2000 r. pewien kuter rybacki wyłowił w tym miejscu blok żółtego lodu o masie około tony. Nietypowy blok syczał w wodzie, puszczając bąble niczym Alka Seltzer, choć bąble te zawierały głównie metan. Gaz energicznie opuszczał lodową pułapkę, w której tkwił zapewne bardzo długo.

Takie kryształy zmrożonej wody i gazu zwane hydratami (lub klatratami) metanu mogą w sprzyjających warunkach – czyli pod wysokim ciśnieniem i w niskiej temperaturze – przetrwać na dnie morza miliony lat. Już wcześniej odkrywano je w wielu innych miejscach na Ziemi, do czego szczególnie przyczyniły się rozpoczęte w latach 90. wiercenia dna morskiego prowadzone przez międzynarodową organizację International Ocean Drilling Program. Zahibernowany na dnie oceanów metan jest bogatym źródłem energii. Wedle niektórych szacunków, na setki lat mógłby zaspokoić potrzeby energetyczne ludzkości. Rybacy złapali więc w sieć coś znacznie cenniejszego niż złota rybka.

Trop podchwycili kanadyjscy naukowcy. Na dno kanionu wysłali małą pływającą sondę z kamerą, by rozpoczęła poszukiwania cennego surowca. Natrafiono na niego w 2002 r. Złoże okazało się niezwykle bogate. Eksperci oszacowali, że energia z gazu znajdującego się w kanionie wystarczyłaby Kanadzie na 40 lat.

Ulotna perspektywa wydobycia

Jednak wykorzystanie odkrytych złóż nie będzie łatwe. Nie dosyć, że tkwią głęboko pod wodą (większość poniżej 300 m), to są dość ulotnym źródłem energii. Nieostrożna eksploatacja może się skończyć raptowną ucieczką gazu z hydratów. Cenne paliwo zamieni się wtedy w bąbelki. Metan jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla, i jeśli zacznie się ulatniać w wielkich ilościach z oceanów, może podgrzać ziemską atmosferę. Zdarzało się tak w dawnych okresach geologicznych. Metanowa bańka błyskawicznie ocieplała Ziemię, wywołując zmiany klimatyczne. Obecnie wierzchnie warstwy oceanów też stopniowo się ocieplają i choć żaden ze znanych ekspertów nie prognozuje na razie metanowego kataklizmu, lepiej dmuchać na zimne.

Inne potencjalne niebezpieczeństwo wiąże się z naruszeniem stabilności skłonów kontynentalnych. Geolodzy podkreślają, że wiele złóż hydratów jest zlokalizowanych w taki sposób, że gdyby je usunąć, podmorskie zbocza natychmiast straciłyby równowagę i pojechały w dół. Takie podmorskie osuwiska mogłyby być naprawdę olbrzymie i „uruchamiać” gigantyczne tsunami.

Mimo tych potencjalnych zagrożeń, a także bardzo dużych kosztów badań poszukiwawczych, wiele państw – prócz Kanady m.in. Japonia, USA, Chiny i Indie – próbuje dobrać się do hydratów metanu. Głód energii zachęca do ryzykownych kroków. Kanion Barkley ze względu na bliskość lądu i dość korzystne warunki geologiczne może stać się jednym z pierwszych miejsc na Ziemi, gdzie taka eksploatacja ruszy na skalę przemysłową. Temu służą kolejne ekspedycje badawcze.

Przed dwoma laty do kanionu zabrano spektrometr, dzięki któremu dokładnie zbadano skład chemiczny hydratów. Teraz przyszła pora na sporządzenie dokładnej mapy złoża, aby było wiadomo, gdzie ustawić platformy wydobywcze. Tym właśnie zajmuje się Wally. Po wykonaniu tego zadania zacznie penetrować kolejne kaniony w okolicy. Kanadyjczycy wiedzą już, że dużych złóż zmrożonego metanu jest w ich strefie więcej.

Gaz za gaz

Technologie wydobycia nietypowego surowca dopiero raczkują. Niedawno pierwsze próby przeprowadzili u północnych wybrzeży Alaski Amerykanie. US Geological Survey, odpowiednik naszego Państwowego Instytutu Geologicznego, od kilku lat rozwija specjalny program poszukiwania metanu z hydratów ukrytych na dnie arktycznego Morzu Beauforta. Prace nad sposobami pozyskiwania tego surowca finansuje też amerykański Departament Energii. Ta ostatnia instytucja sprawowała nadzór nad przełomowymi eksperymentami przeprowadzonymi wczesną wiosną 2012 r. w zatoce Prudhoe – tej samej, która dała nazwę największemu eksploatowanemu złożu ropy naftowej w Ameryce Północnej. Na lodzie skuwającym wody zatoki postawiono tymczasowy szyb wiertniczy nazwany Ignik Sikumi, co w języku Indian z północnej Alaski znaczy Ogień na Lodzie.

Gdy wiertło dotarło do hydratów metanu znajdujących się na głębokości 900 m, wpompowano do nich dwutlenek węgla, wypierający metan z sieci krystalicznej hydratu. Zastosowanie tej niezwykłej metody sprawiło, że jeden gaz – zbędny i szkodliwy dla klimatu (dwutlenek węgla) – został uwięziony na dnie oceanu, podczas gdy drugi – pożądany jako źródło energii (metan) – powędrował na powierzchnię. Wtedy go podpalono. Znicz w zatoce Prudhoe płonął nieprzerwanie przez dwa tygodnie. Autorzy eksperymentu podkreślają, iż dzięki tej technologii można upiec trzy pieczenie przy jednym (metanowym) ogniu. Po pierwsze – dobrać się do nowego surowca energetycznego, po drugie – upchnąć na dnie zbędny dwutlenek węgla, i po trzecie – ocalić same hydraty i tym samym pozostawić dno morskie w niemal nienaruszonym stanie.

Na genialny pomysł podmienienia jednego gazu drugim wpadli wspólnie naukowcy z uniwersytetu w Bergen w Norwegii (też zasobnej w hydraty) oraz badacze z laboratorium należącego do koncernu ConocoPhillips. Wkrótce dołączyli do nich także japońscy naukowcy zatrudnieni przez rządowe konsorcjum Japan Oil, Gas and Metals National Corporation. Współfinansowało ono eksperymenty w zatoce Prudhoe. Nieprzypadkowo.

Kraj kwitnącej eksploatacji hydratów

Japonia, pozbawiona tradycyjnych paliw kopalnych, szczególnie interesuje się pozyskiwaniem nietypowego surowca. Amerykanom, eksploatującym na potęgę gaz łupkowy, aż tak bardzo na tym nie zależy. Choć i tak chcą być pionierami we wdrażaniu nowej technologii. Zapowiadają, że będą prowadzić kolejne testy – na Alasce, a także w Zatoce Meksykańskiej oraz na szelfie atlantyckim. Jesienią 2012 r. rozdali kilkunastu uczelniom 6 mln dolarów na dalsze badania. – Najdalej za dwie dekady opanujemy opłacalne wydobycie gazu z hydratów – deklaruje Ray Boswell z amerykańskiego National Energy Technology Laboratory, który kierował eksperymentem Ignik Sikumi.

Japończycy są znacznie większymi optymistami. Wspomniana rządowa agenda Japan Oil, Gas and Metals National Corporation zapowiedziała niedawno, że wydobycie podmorskiego metanu na skalę przemysłową powinno ruszyć już w 2018 r.!

Wiele będzie zależało od powodzenia prób zaplanowanych na koniec lutego i początek marca 2013 r. Zostaną one przeprowadzone z pokładu wielkiego statku badawczego „Chikyu”. To jedna z dwóch na świecie (obok amerykańskiego statku „Joides Resolution”) jednostek wykonujących głębokie wiercenia badawcze na dnie oceanów. Nad tym olbrzymem o długości 220 m góruje wieża wiertnicza o wysokości 70 m. Jednym z głównych zadań statku jest poszukiwanie surowców dla gospodarki Kraju Kwitnącej Wiśni.

Celem obecnej wyprawy „Chikyu” jest hydratowy skarbiec znajdujący się na dnie Pacyfiku w pobliżu rowu oceanicznego Nankai, ciągnącego się na długości ponad tysiąca kilometrów wzdłuż południowej części Honsiu i dwóch innych wysp: Sikoku i Kiusiu. To jeden z najgroźniejszych na świecie uskoków tektonicznych. Silne trzęsienia, mogące wzbudzać fale tsunami o wysokości ponad 10 m, występują tu co 100–150 lat, a te najpotężniejsze, potrafiące zainicjować tsunami o wysokości nawet 25 m, przychodzą średnio co 800 lat.

Mieszkańcy Japonii obawiają się mocy drzemiących w rowie Nankai oddalonym o 200 km od ich wybrzeży, ale od pewnego czasu wiążą też z nim spore nadzieje. Ponad dekadę temu wzdłuż zachodniego skraju tej rysy odkryli bogate złoża hydratów. Wtedy jeszcze „metanowy lód” uchodził za egzotyczne źródło energii. Panowało przekonanie, że dobranie się do zgromadzonego w nich metanu jest ekstremalnie trudne i zupełnie nieopłacalne. Jednak Japonia, skazana na import ropy naftowej i gazu ziemnego, uznała, że gra jest warta świeczki.

El Dorado na dnie Pacyfiku

Poszukiwania okazały się owocne. Na nowych mapach geologicznych japońscy naukowcy wymalowali pas o długości kilkuset kilometrów i szerokości 20–30 km, ciągnący się w odległości 30–50 km od wysp japońskich. Ocean ma tu głębokość od 300 do 800 m. Najpierw sondowania sejsmiczne, a później próbne wiercenia potwierdziły istnienie na obrzeżach rowu Nankai bogatych złóż hydratów. Szczegółowe oceny mówią, że znajduje się tam nawet 1,1 biliona m3 gazu. Ponieważ Japonia importuje rocznie około 100 mld m3 gazu ziemnego, metan zinwentaryzowany w strefie Nankai mógłby jej wystarczyć na 11 lat. Jednak badania dopiero się rozpoczęły, a morska strefa ekonomiczna Japonii jest olbrzymia, liczy niemal 4,5 mln km2. Śmiałe szacunki mówią, że posiadane przez ten kraj złoża hydratów wystarczyłyby mu nawet na 100 lat.

Ustalono już jedno z pierwszych miejsc przyszłego wydobycia. Znajduje się ono około 300 km na południowy zachód od Tokio. Do eksploatacji wybrano dwa złoża hydratów. Oba są położone 30–40 km od brzegu, na wysokości zatoki Ise, nad którą leży Nagoya. Głębokość wody nad pierwszym złożem wynosi 300 m, nad drugim – 800 m. Cenny surowiec leży od 30 do 300 m pod dnem. W niektórych miejscach warstwa hydratów ma grubość ponad 50 m! Właśnie nad jednym z nich usadowił się „Chikyu”. Rok temu statek nawiercił w tym miejscu pierwszy otwór eksploatacyjny oraz kilka otworów obserwacyjnych, w których umieszczono aparaturę badawczą. W połowie stycznia 2013 r. wyruszył ponownie, by najpierw dokończyć wiercenia, a następnie rozpocząć próbną eksploatację złoża.

Będzie to jednocześnie test technologii, nad którą Japończycy pracują od ponad 10 lat. W uproszczeniu polega ona na obniżeniu ciśnienia w złożu, aby gaz mógł sam się z niego swobodnie wydostać. Metodę tę po raz pierwszy przetestowano w 2007 i 2008 r. Nie w Japonii jednak, lecz w miejscu zwanym Mallik, znajdującym się w delcie najdłuższej kanadyjskiej rzeki Mackenzie, uchodzącej do Oceanu Arktycznego (Japończycy nie stronią od współpracy z innymi nacjami zainteresowanymi eksploatacją niekonwecjonalnych źródeł energii). W tym rejonie także występuje mnóstwo hydratów metanu, tyle że są one ukryte nie pod dnem morskim, lecz na lądzie – pod wieczną zmarzliną o grubości 600 m.

Próbne wydobycie w delcie Mackenzie trwało sześć dni. Nie brzmi to zbyt imponująco, ale pamiętajmy, że była to pierwsza taka próba w historii. Wcześniej technikę wydobycia polegającą na obniżeniu ciśnienia w hydratach przetestowano w specjalnie zbudowanym symulatorze znajdującym się w Tokio. Teraz Japończycy mają nadzieję, że w rowie Nankai uda im się podtrzymać wypływ metanu przez 2–3 tygodnie, czyli mniej więcej tak długo jak w zatoce Prudhoe. Jeśli im się powiedzie, zamierzają w trzech kolejnych latach wydłużać czas pracy urządzeń wydobywczych, a w 2016 r. rozpocząć budowę pierwszej platformy eksploatacyjnej z prawdziwego zdarzenia. Postępom Japończyków bacznie przyglądają się Chiny, Indie, Korea Południowa oraz kilka innych krajów zasobnych w hydraty. Po tym, jak szczelinowanie hydrauliczne zrewolucjonizowało wydobycie gazu i ropy z łupków, nikt już nie patrzy z przymrużeniem oka na takie „szalone” projekty.