Metanski klatrat
Metanski klatrat ili “led koji gori” je kruta tvar, u kojoj je velika količina metana zarobljena u kristalnoj strukturi (ledu) vode.[1] Prije se mislilo, da će se veće količine moći pronaći samo u vanjskim dijelovima Sunčevog sustava, gdje su niske temperature i velike količine leda, ali su se pronašla velika nalazišta, ispod sedimenata, na dnu oceana, na Zemlji. Pretpostavlja se da bi nalazišta metanskog klatrata mogla biti duplo veća od svih fosilnih nalazišta na Zemlji.[2][3]
Metanski klatrat je sastavni dio plitke morske geosfere, i može se nalaziti kao dio sedimentnih stijena, ili kao samostalni dio na dnu oceana. Vjeruje se da nastaju pomicanjem metana iz dubokih Zemljinih slojeva, na mjestima gdje nastaju rasjedi, taloženjem i kristalizacijom, u dodiru uzlaznih plinskih struja s hladnom morskom vodom. Metanski klatrati su isto prisutni u dubini leda na Antartici, gdje su pronađeni u uzorcima leda, starosti i do 800 000 godina i služe za ispitivanje klimatskih promjena, uz ispitivanje kisika i ugljikovog dioksida.[4]
U prosjeku, 1 mol metana se veže na 5,75 molova vode i gustoća je oko 900 kg/m3. Tako jedna litra ledenog metanskog klatrata ima oko 168 litara metana. Pod visokim pritiskom, može biti stabilan i do 18 ºC.
Metan stvara sktrukturu I hidrata (klatrata) s 2 dodekaedra (12 ploha i time 12 molekula vode) i 6 tetradekaedra (14 molekula vode) u jednoj jediničnoj ćeliji.[5]
Metanski klatrat je ograničen u plitkoj litosferi (manje od 2000 m dubine). Uvjeti potrebni za nastanka metanskog klatrata u polarnim kontinentalnim sedimentnim stijenama je temperatura površine ispod 0 ºC i u sedimentima na dnu mora, gdje je dubina veća od 300 metara, temperatura mora na dnu oko 2 ºC. Osim toga, možemo ga naći u dukoboj ledenoj slatkoj vodi jezera, jer većina metanskih klatrata se ne može stvoriti u morskoj vodi (primjer je Bajkalsko jezero u Rusiji). Kontinentalna nalazišta su pronađena u Sibiru i na Aljaski, u pješčenjaku i ležištima mulja, dubljim od 800 metara. Oceanska nalazišta su široko rasprostranjena u epikontinentalnim pojasevima ili mogu pokrivati plinska polja zemnog plina. [6][7]
Postoje dvije različite vrste oceanskih nalazišta. Uobičajen je (99 %) kao struktura metan I klatrata, u dubokim sedimentima. Te klatrate su stvorili mikrobi archaee ili prabakterije koji stvaraju metan, jer su svojstva metana u klatratu i u okolini jednaka. Dubina nalazišta je između 300 i 500 metara.[8]
Druga vrsta nalazišta predstavlja strukturu metan II klatrata i pretpostavlja se da je nastao iz dubljih nalazišta metana, koji je nastao raspadanjem organske tvari. Primjeri se mogu naći u Meksičkom zaljevu i u Kaspijskom jezeru.[9][10]
Veličina nalazišta još nije točno utvrđena, jer su metanski klatrati pronađeni prvi puta 1960-tih. Smatra se da ga ima barem 1 x 1012 m3.
Kontinentalna nalazišta su pronađena u Sibiru, sjevernoj Kanadi i na Aljaski, u pješčenjaku i ležištima mulja, dubljim od 800 metara. 2008. kanadski i japanski istraživači su počeli s ispitivanjem vađenja metanskog klatrata u blizini delte rijeke Mackenzie, u Kanadi.[11]
Na velikim dubinama, metan u dodiru s vodom stvara metanski klatrat, što je opaženo za vrijeme izljeva nafte u Meksičkom zaljevu 2010. 8. svibnja stavljeno je tzv. Zvono, teško 125 tona, na naftnu bušotinu kako bi se zaustavilo nekontrolirano curenje nafte u Meksičom zaljevu, na dubini od 1500 metara, no moralo se dignuti zbog formiranja metanskih klatrata unutar Zvona.[12][13]
Za klimatske promjene posebno su kritična ležišta metanskih klatrata u permafrostu. Istraživanja 2008. godine u arktičkom dijelu Sibira, su pokazala da su se milijuni tona metana oslobodili iz permafrosta, jer su mjerenja pokazala da su koncentracije metana do 100 puta veće od normalnih.[14][15][16][17][18][19][20]
- ↑ US Geological Survey, [1] "Gas hydrate: What is it?", 2010.
- ↑ "Old Gas, New Gas" Roald Hoffmann, journal=American Scientist, 2006.
- ↑ [2] "Gas (Methane) Hydrates -- A New Frontier", USGS fact sheet
- ↑ "High resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present" Dieter Luthi, journal=Nature, 2008., Lüthi D., Le Floch M., Bereiter B., Blunier T.
- ↑ Max | first = Michael D.: "Natural Gas Hydrate in Oceanic and Permafrost Environments", publisher = Kluwer Academic Publishers, 2003. [3]
- ↑ Vanneste M., 2001., "Multi-frequency seismic study of gas hydrate-bearing sediments in Lake Baikal, Siberia", journal=Marine Geology
- ↑ Kvenvolden K., 1995., "A review of the geochemistry of methane in natural gas hydrate", journal= Organic Geochemistry
- ↑ Dickens GR, Paull CK. Wallace, 1997., "Direct measurement of in situ methane quantities in a large gas-hydrate reservoir", journal=Nature
- ↑ Matsumoto R., Watanabe Y., Satoh, M., Okada, H., Hiroki, Y., Kawasaki, M., and ODP Leg 164 Shipboard Scientific Party, 1996., "Distribution and occurrence of marine gas hydrates - preliminary results of ODP Leg 164: Blake Ridge Drilling", journal= J. Geol. Soc. Japan
- ↑ [4] "Clathrates - little known components of the global carbon cycle"
- ↑ Brodie Thomas: "Researchers extract methane gas from under permafrost" [5] Arhivirana inačica izvorne stranice od 8. lipnja 2008. (Wayback Machine), work=Northern News Services, 2008.
- ↑ [6] Arhivirana inačica izvorne stranice od 6. svibnja 2010. (Wayback Machine) "US Oil Spill Response Team: Plan To Deploy Dome In 6–8 Days" David Winning, publisher=Dow Jones & Company, 2010.
- ↑ "Giant dome fails to fix Deepwater Horizon oil disaster", 2010., publisher = Nature.com, [7]
- ↑ Methane bubbling through seafloor creates undersea hills Arhivirana inačica izvorne stranice od 11. listopada 2008. (Wayback Machine), Monterey Bay Aquarium Research Institute, 2007.
- ↑ [8] Translation of a blog entry by Örjan Gustafsson, expedition research leader, 2008.
- ↑ N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, D. Kosmach, and N. Bel’cheva (2007), Methane release on the Arctic East Siberian shelf Arhivirana inačica izvorne stranice od 7. kolovoza 2019. (Wayback Machine), Geophysical Research Abstracts,
- ↑ N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, D. Kosmach (2008), [9] Arhivirana inačica izvorne stranice od 22. prosinca 2012. (Wayback Machine) "Anomalies of methane in the atmosphere over the East Siberian shelf: Is there any sign of methane leakage from shallow shelf hydrates?," European Geophysical Union, 2008.
- ↑ Volker Mrasek, [10] "A Storehouse of Greenhouse Gases Is Opening in Siberia", Der Spiegel, 2008.
- ↑ [11] "Exclusive: The methane time bomb" Connor Steve, 2008., publisher=The Independent
- ↑ [12] "Hundreds of methane 'plumes' discovered", Connor Steve, 2008., publisher=The Independent