Bude "ohnivý led" palivem budoucnosti?

David Skok  |  Věda
Ilustrační foto

Vážení občané, berte prosím na vědomí, že civilizace, jak ji známe, se blíží k zániku. Do roku 2030 klesnou zásoby ropy na hranici 8,5 procenta dnešního množství a nejpozději do roku 2100 budou vytěžena všechna dnes známá ložiska ropy. Děkujeme za pozornost. Vaši vědci

Tento temný scénář, na němž se vzácně shodují vědci většiny oborů, ve skutečnosti znamená, že se produkce ropy, která kulminovala v roce 2005, vrátí v roce 2030 na úroveň, jaké dosahovala v roce 1980. Současně bude ale celosvětová populace mnohem větší (asi dvojnásobně) a také ještě více industrializovaná (závislá na ropě) než v roce 1980. To bude znamenat, že se nepoměr mezi poptávkou a nabídkou ropy začne mnohem více vzdalovat a výsledkem bude samozřejmě astronomický nárůst ceny této suroviny, pád ekonomik na ní závislých a dá se předpokládat i nárůst konfliktů způsobených bojem o drahocennou surovinu.

Tyto katastrofické scénáře se bohužel zcela reálně datují ještě do tohoto století. A ekonomické kolapsy a války mají jen jeden směr, a to je smrt hladem obrovského počtu lidí a možná i zánik druhu homo sapiens. Důvodem bude surovina, na které společnost de facto postavila své fungování, tedy přesněji její nedostatek.

Paradoxně by tedy lidstvo zahubilo totéž, co způsobilo jeho populační explozi z jedné miliardy v polovině devatenáctého století na 6,3 miliardy v současnosti. Ropa totiž stojí v pozadí fungování celé naší společnosti, její infrastruktury, zajištění výroby, uchovávání i dodávky potravin, zajišťuje i dodávku pitné vody, umožňuje výzkum a výrobu léků, které nás udržují naživu déle a přispívají tím nadále k růstu populace.

Jak z toho ven

Je tedy nějaká naděje, jak těmto smutným scénářům předejít? Ano! Jednak tyto scénáře kalkulují pouze s již objevenými zásobami ropy, a tudíž nacházení a odkrývání nových ložisek je jednou z cest, jak tyto katastrofy alespoň oddálit.

Je pravda, že jsou odhalovány stále nová ropná pole, například v oblastech Ruska a Afriky, a hodně se v poslední době mluví také o průzkumu hlouběji pod hladinou moře, za hranici šelfu až na pevninský svah. Tak bylo například nedávno objeveno skutečně gigantické ropné pole v hloubce dva kilometry pod hladinou a pět kilometrů pod mořským dnem Mexického zálivu.

Ilustrační foto

Stejně významná, jako je hledání nových ložisek ropy, je pro lidstvo i snaha nalézt náhradní zdroje surovin, z nichž lze buď ropu získávat, anebo kterými by ji bylo možné nahradit. Nejčastěji skloňovanou alternativou je v poslední době metanhydrát.

Co je metanhydrát

Jde o chemickou sloučeninu metanu s aditivními molekulami vody, která je uložena ve vrstvách ledových krystalů, často zvaných ohnivé kameny nebo také ohnivý led. Původně se předpokládalo, že tato struktura se vyskytuje pouze ve vnějším prostoru sluneční soustavy, kde převládají nízké teploty, ale nemalé zásoby metanhydrátu byly nalezeny i mezi sedimenty na mořském dně v hloubkách už od tří set metrů.

Ohnivý led spolu se sedimenty tam tvoří vrstvy o tloušťkách až několik set metrů a většina těchto „usazenin“ se nachází nedaleko od pobřeží kontinentů na pevninských svazích.

„Může vznikat jen v místech, kde se rychle tvoří velké vrstvy usazenin. Uprostřed oceánů přibývá jeden centimetr usazenin za tisíc let, kdežto na pevninském svahu se jich může za stejnou dobu uložit až několik metrů. To umožňuje, aby se tam rychle hromadily organické látky, které jsou rychle přikryty a nemohou oxidovat. Jejich rozkladem bez kyslíku vzniká metan,“ vysvětluje výskyt metanhydrátových ložisek docent Zdeněk Kukal z České geologické služby.

Záchrana, nebo nebezpečí?

Podmořské zásoby metanhydrátu nevzbuzují jen naději na zažehnání energetické krize, ale také obavy o to, jaká rizika může metan v nich obsažený znamenat pro už tak chatrnou klimatickou rovnováhu planety. Metan v atmosféře působí jako skleníkový plyn. Dnes tvoří sice jen asi pětinu skleníkových plynů v ovzduší, zato účinkuje mnohem silněji. Existují i teorie, v nichž je metanu přičítána zásadní úloha při velkých klimatických změnách, které už Země v minulosti prodělala.

Ilustrační foto

Vědci zúčastnění v mezinárodním projektu Hermes, který se snaží nacházet nová řešení v otázkách biodiverzity, struktury, fungování a dynamiky evropských mořských ekosystémů, nastiňuje i teorii „metanové pušky“, která se podle nich v dobách ledových „nabila“, a zásoby pevného metanu se uložily pod mořské dno. V chladném období totiž dochází k intenzivnějšímu mořskému proudění, takže se výstupnými proudy dostávají na povrch živiny a rozvíjí se plankton.

Ten postupně odumírá a klesá ke dnu, kde z mrtvých těl organismů vzniká metan a ukládá se ve formě hydrátu. V teplejších obdobích se začne z hydrátu uvolňovat plynný metan a „vystřelí“ jako bublina do vody, odkud pak unikne do atmosféry. To pochopitelně vede k dalšímu oteplení. Stoupající bubliny navíc „odpálí“ část mořského svahu, a to může vyvolat až desítky metrů vysoké tsunami.

Tým pod vedením profesora Jorgensena z Institutu pro mořskou mikrobiologii Maxe Plancka v Brémách dokonce předpokládá, že k takové události došlo zhruba před osmi tisíci let u pobřeží Norska. Podmořský sesuv měl tehdy způsobit vlnu, která zalila Island, Skotsko a část severní Evropy.

Odpočítávání už začalo

Především v zemích, které mají nedostatek vlastní energie, se ale spíše než o nebezpečích při jeho těžbě mluví o metanhydrátu jako o možné náhradě ropy, která by mohla lidstvo zabezpečit životadárnou energií na několik dalších století.

I přes komplikace, které dobývání této suroviny jistě přinese, i přes nejisté podloží, na němž se všechny světové ekonomiky v posledních letech nacházejí, můžeme už v horizontu několika let očekávat v této oblasti výzkumu masivní investice a možná i zahájení těžby. Rychle se tenčící zásoby ropy a její stoupající cena nám totiž nedávají moc na výběr.

Výskyt metanhydrátu ve světě

Metan je mocný skleníkový plyn 10–15krát účinnější než CO2, uložený na dně moří, který je stabilní do teploty 18 °C. Pokud by došlo při těžbě k rozpouštění krystalů na dně moří, mohlo by dojít k lavinovité destabilizaci celé vrstvy s následným únikem metanu do atmosféry.

Stejné riziko přináší i snížení tlaku při vyjmutí z nosné vrstvy na povrch nebo zvýšení teploty při vrtání vrtnými soupravami. Jednorázové uvolnění metanu z metanhydrátu by pak mohlo způsobit zvýšení teploty o 6 až 10 °C, a to by mělo zhoubné následky pro život na Zemi.

Ilustrační foto

Výzkumy v USA také prokázaly, že metanhydrát může způsobit kontinentální sesuvy při jejich narušení respektive snížení vrstvy metanhydrátu např. těžbou, ohřátím nebo seismickou činností.

Arktické zásoby: v malých hloubkách pod permafrostem, Sibiř, Aljaška, severní Kanada.
Oceánské zásoby: v oceánských sedimentárních vodách v hloubkách od tří set metrů až do pěti tisíc metrů, kde je teplota dna 2 °C, Mexický záliv, Kaspické moře.


Současný stav výzkumu metanhydrátu a problémy s těžbou

Odhaduje se, že zásoby sedimentárního metanhydrátu jsou dvakrát až desetkrát větší, než jsou zásoby fosilních zdrojů, tím reprezentují významný potenciál energetických zdrojů a jsou tedy cílem intenzivního výzkumu. Účastníky výzkumu, těžby a zpracování metanhydrátu jsou zejména ty země, které mají jeho zásoby ve vlastních pobřežních vodách a potýkají se s nedostatkem zdrojů energie:

USA provádějí zkušební vrty v oblasti North Slope na Aljašce. Metanhydrát se zde nachází pod permafrostem v hloubce 550 m ve vrstvě tlouštky asi 200 m nad ložisky těžené ropy.

Výzkum v Mexickém zálivu – jde o unikátní oblast zahrnující padesát metanhydrátových ložisek vzniklých mikrobiální aktivitou uložených v hloubkách do pěti set metrů a termogenetických ve velkých hloubkách. Podle výzkumu je těžba z horních vrstev nebezpečná pro těžebné plošiny, a proto se počítá s hlubinnou těžbou. Na výzkumu se podílejí vědci z USA, Nizozemska, Francie, Německa, Kanady, Japonska, Řecka a Ruska.

Japonsko vytvořilo ambiciózní plán využití metanhydrátu, s cílem stát se světovým lídrem ve výzkumu a využití zejména zásob v pobřežních zásobách Japonska. Vyrobilo rovněž největší vrtnou loď na světě pro výzkum metanhydrátu.

Čína oznámila plány na komerční využití metanhydrátu během příštích deseti let v Jihočínském moři, kde objevila zásoby, které by mohly uspokojit energetické potřeby Číny. Podél čínského pobřeží se táhne dvacet metrů silná vrstva metanhydrátu pokrytá pórovitou hlínou a sedimenty, a to umožňuje využití běžné těžební techniky. Jedna z možných metod předpokládá těžbu pomocí vrtných tubusů a přenos nahřátého fluidního materiálu do chlazených nádrží, kde se rozpustí krystalická mřížka a uvolní se plynný metan.

Indie objevila v oblasti v pánvi Krishna-Godavari sto třicet metrů silnou vrstvu metanhydrátu (jednu z nejsilněších na světě) a další nedaleko Andamanských ostrovů šest set metrů pod dnem.

Kanada provádí výzkum včetně vrtů ve dvou oblastech pod patronací pěti kanadských univerzit s účastí zahraničních společností. První oblast je v deltě řeky Mackenzie, kde je metanhydrát uložen pod permafrostem, kde byly provedeny vrtné a seismické studie. Druhá je pod kontinentálním svahem u Vancouver Island. Výzkum zahrnuje velké množství seizmických, termálních a biologických studií.

Německo nemá vlastní předpokládané zásoby, proto se podílí na výzkumu ve všech uvedených státech. Na univerzitě Bergen byla vyvinuta metoda injektáže CO2 získaného při spalování fosilních paliv do metanhydrátové vrstvy, která umožnuje vratným procesem získat metan. To je považováno za nejlepší způsob, jak se zbavit CO2. K výzkumu přispívají společnosti BASF a E.ON.

Velká Británie provádí fyzikálně-chemický a termodynamický výzkum vlastností metan hydrátu.

Zdroj: Formen
Foto: Shutterstock

Nejčtenější