Enerxía do xeo: hidratos de gas
Gran parte da superficie terrestre está ocupada por hidrocarburos gaseosos atrapados no xeo. As moléculas de gas están almacenadas en caixas formadas por xeo e estímase que a cantidade de gas natural así almacenada pode ser cen veces maior que a que está en forma de gas libre. Aínda que a explotación destes hidratos de gas expón problemas técnicos, pode servir paira satisfacer en parte as necesidades enerxéticas da nosa civilización.
Segundo algúns investigadores, por exemplo, o soviético Juri Makogon podería explicar a formación de planetas do sistema solar mediante hidratos de gas. Por outra banda, o Cometa Halley está formado por hidratos de gas.
Os hidratos de gas atópanse en moitas partes da superficie terrestre (continentes e océanos), sempre que as condicións de presión e presión sexan adecuadas. Require baixas temperaturas e altas presións. 1. A figura mostra as condicións de estabilidade dos hidratos de gas que se forman nos océanos. Case todos os gases lixeiros (metanos, etanos, óxidos de carbono (II)...) forman compostos sólidos con moléculas de auga e en condicións adecuadas.
Un pouco de historia
Os hidratos de gas non son compostos novos, xa que en 1810 o coñecido químico inglés Humphry Davy conseguiu por casualidade un hidrato de cloro. No seu laboratorio, a unha temperatura de 9ºC, obtivo copos de hidrato de cloro mesturados con auga clorada. Non foi entón cando se fixo caso.
Durante anos os hidratos de gas estiveron esquecidos e marxinados. Con todo, na década de 1930 o interese volveu xurdir na súa contorna, cando se descubriu que as obstrucións dos gasodutos das rexións polares eran debidas aos hidratos de gas. Paira evitar a obstrución dos gasodutos era necesario deshidratar o gas.
Con todo, o boom dos hidratos de gas remóntase aos anos 60, cando se observou que os hidratos de gas atópanse na superficie terrestre e no chan dos océanos. Entón empezaron a ver os hidratos de gas como fonte de enerxía.
Características dos hidratos de gas
Segundo os químicos, os hidratos de gas teñen una estrutura básica tridimensional. Esta estrutura forma orificios no seu interior a modo de caixa, onde o gas queda atrapado. Os hidratos de gas son familiares coñecidos como clatratos entre os químicos. Estes compostos son sólidos e teñen forma de xeo ou neve esponjosa.
Os gases de tamaño molecular inferior a 0,69 nm producen facilmente hidratos de gases. Pero os gases de maior tamaño, como o butano e o etano, necesitan moléculas de gas de menor tamaño (como o metano) paira formar un hidrato.
Nos hidratos de gas coñécense dous tipos de estruturas. Na estrutura denominada I, o gas está atrapado en 46 moléculas de xeo e só admite gases de pequeno diámetro molecular. A outra estrutura, denominada II, admite gases de gran diámetro molecular e está formada por 136 moléculas de auga.
Os hidratos de gas que se forman nos gasodutos teñen una estrutura xeralmente confusa. Una característica moi interesante dos hidratos de gas é a velocidade de propagación das ondas sísmicas en si mesmas. En medios porosos saturados de hidratos de gas, a velocidade de propagación das ondas sísmicas é entre o 60 e o 100% superior á das zonas saturadas de gas libre. Isto permite diferenciar o xeo, os hidratos de gas e o gas libre, método utilizado paira atopar hidratos de gas nas capas de sedimentos.
Outra característica interesante dos hidratos é a súa impermeabilidad. Os hidratos de gas son moi impermeables ao gas e á auga, máis impermeables que as arxilas saturadas con auga que traballan como cobertura de sumidoiros de gas e petróleo. Esta autoobstrucción permite a formación de grandes xacementos de hidrato de gas no chan oceánico.
O metano é o gas máis abundante nos hidratos de gas, aínda que tamén pode atoparse etano, propano, butano, sulfuro de hidróxeno e gases inertes.
Formación de hidratos de gas
Deben existir condicións adecuadas de presión e temperatura paira formar hidratos de gas. As mellores rexións da Terra paira formar hidratos de gas cobren o 25% dos continentes e o 90% dos océanos. Por tanto, e tendo en conta que 3/4 da Terra están cubertos de océanos, existen enormes reservas de hidrato de gas.
Os gases naturais atópanse libres nos orificios e gretas das rocas sedimentarias, ou ben disoltos na auga, pero cando se dan as condicións adecuadas convértense en sólidos e precipitan como hidratos de gases. Os estudos de isótopos realizados en hidratos de metano presentes nas fosas do fondo mariño teñen a súa orixe na descomposición da materia orgánica.
Para que esta formación prodúzase nas rexións adecuadas paira a formación dos hidratos, é necesario asegurar una cantidade de gas que manteña a saturación na auga. Cando o hidrato precipita sobre o poro dos sedimentos, a concentración de gases na auga circundante diminúe considerablemente. Esta diminución da concentración atrae o gas que se atopa nas pedras circundantes paira lograr o equilibrio e este gas atraído precipítase aumentando a concentración de hidrato. Débese a que os hidratos de gas son impermeables ao gas.
Explotación de hidratos de gas
Se os hidratos de gas exponse como fonte de enerxía, deberán estudarse os métodos de aproveitamento dos sumidoiros dos mesmos. Os sumidoiros de hidrato de gas poden atoparse en dúas zonas moi diferentes (en terra e mar), polo que as vías de explotación deberán ser diferentes.
Nas formulacións en terra existe un eixo xeral que consiste en liberar o gas do hidrato de gas paira o seu posterior aproveitamento por métodos convencionais. O cambio de fase do gas pódese realizar por diferentes vías.
Se a presión diminúe na fosa, os hidratos de gas comezan a descomporse. Tamén poden utilizarse métodos termodinámicos e electroacústicos. A descomposición dos hidratos pódese conseguir inxectando auga ou vapor quente. Aínda que non se coñece con exactitude, a enerxía necesaria paira liberar o gas atrapado nos hidratos non é moito maior que a necesaria paira fundir o xeo. Algúns creen que parte do metano liberado polo foso pode queimarse paira quentar o foso.
Os xacementos submarinos presentan características especiais, xa que non están cubertos por unha capa de roca impermeable. Ademais, están moi estendidos no fondo mariño e a súa profundidade pode variar entre un e cen metros. Pero ao estar sometidos a grandes cantidades de auga, a súa explotación a presión hidrostática constante é posible independentemente da vía de descomposición do hidrato. Outro factor a ter en conta nas fosas submarinas é que normalmente constitúen una cuberta impermeable de fosas de gas libre ou petriolio. Por iso, neste caso será necesario explotar o gas libre ou o petróleo antes do hidrato de gas.
Os hidratos de gas poden ser una fonte de enerxía paira o futuro, pero aínda non basta cos coñecidos paira explotar os hidratos de gas. En todo o mundo e sobre todo na Unión Soviética, está a investigarse este aspecto.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
