메탄 포접물

Methane clathrate
"불타는 얼음"가열에 의해 방출되는 메탄은 연소하고, 물은 떨어집니다.
삽입: 포접 구조(GZG 괴팅겐 대학교 Abt).Kristallographie).
출처:미국 지질 조사국

메탄포화물(CH4·5.75HO2) 또는 (8CH4·46)HO)는2 메탄 하이드레이트, 하이드로메탄, 메탄 얼음, 불 얼음, 천연 가스 하이드레이트 또는 가스 하이드레이트로도 불리며 다량의 메탄이 물의 [1][2][3][4]결정 구조 안에 갇혀 얼음과 유사한 고체를 형성하는 고체 포접 화합물이다.[5] 원래 온도가 낮고 물 얼음이 흔한 태양계 바깥 지역에서만 발생하는 것으로 생각되었던 메탄 포접산염의 상당한 퇴적물이 지구 [6]해저의 퇴적물 아래에서 발견되었다.메탄 하이드레이트는 수소 결합 물과 메탄 가스가 바다에서 고압과 저온에서 접촉할 때 형성된다.

메탄 포접은 얕은 해양 지층의 일반적인 구성 요소이며 깊은 퇴적 구조에서 발생하며 해저에서 돌출부를 형성합니다.메탄 하이드레이트는 지질 단층을 따라 깊은 곳에서 이동하는 메탄의 침전 또는 결정화에 의해 형성되는 것으로 여겨진다.강수량은 온도와 압력의 영향을 받는 해저 내의 물과 메탄이 접촉할 때 발생한다.2008년 남극 보스토크 기지와 EPICA 돔 C 얼음 코어에 대한 연구는 메탄 포접산염이 남극의 깊은 얼음 코어에도 존재한다는 것을 밝혀냈고 80만 년 [7]전으로 거슬러 올라가는 대기 중 메탄 농도의 역사를 기록했습니다.얼음 코어 메탄 포접률 기록은 산소 및 이산화탄소와 함께 지구 온난화 연구를 위한 주요 자료입니다.

일반

메탄 하이드레이트는 1960년대 러시아에서 발견됐고 21세기 초 [8]메탄 하이드레이트에서 가스를 추출하는 연구가 등장했다.

구조 및 구성

현미경상

공칭 메탄 포접 수화물 조성은 (CH4)(4HO2),23 즉 물 5.75몰당 1몰의 메탄으로, 질량 기준 메탄 13.4%에 해당한다. 그러나 실제 조성은 물 격자의 다양한 케이지 구조에 얼마나 많은 메탄 분자가 들어가는지에 따라 달라진다.관측된 밀도는 약 0.9g/cm이다3.[9] 이는 메탄 하이드레이트가 침전물에 형성되거나 침전물에 고정되지 않는 한 바다나 호수의 표면에 떠 있게 된다는 것을 의미한다.따라서 완전 포화 메탄 포화물 고체 1리터는 약 120그램(0°C 및 1atm에서는 약 [nb 1]169리터의 메탄 가스) 또는 메탄 포화물 1입방미터는 약 160입방미터의 가스를 방출한다.[8]

메탄은 단위 세포당 2개의 12면체(12개의 꼭지점, 따라서 12개의 물 분자)와 6개의 4면체(14개의 물 분자) 물 케이지로 이루어진 "구조 I" 수화물을 형성한다. (케이지 간의 물 분자 공유 때문에, 단위 세포당 물 분자는 46개밖에 없다.)이것은 [10]수용액에서 메탄에 대한 수화수 20과 비교된다.275K 및 3.1MPa로 기록된 메탄포화물 MAS NMR 스펙트럼은 케이지 타입별 피크와 기상 [citation needed]메탄별 피크를 나타낸다.2003년에는 나트륨이 풍부한 몬모릴로나이트 점토의 중간층에 메탄 하이드레이트 복합체가 도입된 점토-메탄 하이드레이트 중간산염이 합성되었다.이 단계의 상한 온도 안정성은 구조 I 하이드레이트의 [11]안정성과 유사합니다.

메탄 하이드레이트 위상도수평축은 -15~33℃의 온도를 나타내고 수직축은 0~120,000킬로파스칼(0~1,184기압)의 압력을 나타냅니다.하이드레이트는 라인 위에 형성된다.예를 들어, 섭씨 4도에서 약 500m 깊이의 약 50atm/5000kPa 이상의 압력이 형성된다.

천연 퇴적물

다음 항목도 참조하십시오.메탄 하이드레이트 안정대
확인되거나 추정된 연안 가스 하이드레이트 함유 퇴적물의 전세계 분포, 1996.
출처: USGS
오리건주 앞바다의 섭입대에서 나온 가스 하이드레이트가 함유된 침전
오리건 앞바다의 섭입 지대에서 가스 하이드레이트 조각의 특정 구조

메탄 포접물은 얕은 암석권(즉, 깊이 2,000m 미만)으로 제한된다.또한 필요한 조건은 평균 표면 온도가 0°C 미만인 극지방의 대륙 퇴적암 또는 300m 이상의 수심 해저 퇴적물에서만 발견되며, 바닥 수온은 약 2°C이다.또한, 깊은 담수 호수에는 가스 하이드레이트가 있을 수 있습니다. 예를 들어,[12] 시베리아의 바이칼 호수입니다.대륙 퇴적물은 시베리아와 알래스카의 사암과 실트암 층의 깊이가 800m 미만이다.해양 퇴적물은 대륙붕(그림 참조)에 널리 분포하는 것으로 보이며 침전물-수면 깊이나 가까운 퇴적물 내에서 발생할 수 있다.그것들은 [13]메탄가스의 더 큰 퇴적물을 덮을지도 모른다.

대양주

메탄 하이드레이트는 거대한 형태, 모공 공간, 결절, 정맥/골절/단층, 층상 [14]지평선 등 다양한 형태로 발생할 수 있습니다.일반적으로 표준 압력 및 온도 조건에서 불안정하며, 해리 시 메탄 하이드레이트 1m^3은 약 164m^3의 메탄과 0.87m^3의 [15][16][17]담수를 생성한다.해양 퇴적물에는 두 가지 뚜렷한 종류가 있다.가장 일반적인 것은 I 포접 구조물에 포함된 메탄에 의해 지배되며(> 99%), 일반적으로 침전물의 깊이에서 발견된다.여기서 메탄은 동위원소적으로 가볍다(δC13 < -60µ). 이는 CO의 미생물2 감소에 기인함을 나타낸다.이러한13 깊은 퇴적물의 쇄설물은 쇄설물의 δC 값과 주변 용해 메탄 값이 [13]유사하기 때문에 미생물적으로 생성된 메탄으로부터 제 위치에 형성된 것으로 생각된다.하지만, 메탄 하이드레이트가 바닷물보다 담수에서 안정적이기 때문에 영구 동토층 및 대륙붕을 따라 석유와 가스정의 가압에 사용되는 담수는 천연 메탄과 결합하여 깊이와 압력에서 쇄설물을 형성한다고도 생각된다.식염수 생성수에서 순수한 물을 추출하는 수화물 생성 행위가 종종 국소적이고 잠재적으로 상당한 생성수 염도 증가를 초래할 수 있기 때문에 국소적 변화가 광범위하게 발생할 수 있다.하이드레이트는 일반적으로 염분이 형성되는 모공액에서 염분을 제외합니다.따라서 얼음처럼 높은 전기저항성을 나타내며, 하이드레이트를 포함한 퇴적물은 가스 하이드레이트가 없는 퇴적물보다 높은 저항성을 가진다(저지 [[18]: 9 67]).

이러한 퇴적물은 퇴적물(가스 하이드레이트 안정대, GHSZ)의 약 300~500m 두께의 중간 깊이 영역 내에 위치하며, 여기서 염분이 아닌 신선한 기공 물에 용해된 메탄과 공존한다.이 구역 위에서는 메탄이 침전물 표면을 향해 감소하는 농도에서 용해된 형태로만 존재합니다.그 아래에서 메탄은 기체이다.대서양 대륙 융기의 블레이크 리지에서, GHS는 190미터 깊이에서 시작해서 450미터까지 계속되었고, 그곳에서 기체상과 평형을 이루었습니다.측정 결과, 메탄은 GHSZ에서 부피 기준 0-9%를 차지했으며, 기체 [19][20]영역에서는 최대 12%를 차지했습니다.

퇴적물 표면 근처에서 발견되는 덜 흔한 두 번째 유형의 경우, 일부 샘플은 구조 II 포접액에 포함된 긴 사슬 탄화수소(< 메탄)의 비율이 더 높다.이런 유형의 포접질에서 나오는 탄소는 동위원소적으로 더 무겁고(δC는13 -29 ~ -57µ), 유기물의 열분해로 메탄이 형성된 깊은 침전물에서 위로 이동한 것으로 생각된다.이런 종류의 퇴적물의 예는 멕시코만과 [13]카스피해에서 발견되었다.

일부 퇴적물은 미생물학적 소스와 열적으로 공급되는 유형 사이의 중간 특성을 가지며, 두 유형의 혼합물로 형성되는 것으로 간주됩니다.

가스 하이드레이트의 메탄은 미생물 컨소시엄이 저산소 환경에서 유기물을 분해함으로써 주로 생성되며 메탄 자체는 메타노제닉 고세균에 의해 생성된다.퇴적물의 맨 위 몇 센티미터에 있는 유기물은 먼저 호기성 박테리아에 의해 공격을 받아 퇴적물에서 물기둥으로 빠져나가는 CO를 생성한다2.호기성 활성 영역 아래에서는 혐기성 과정이 이어지며, 깊이와 함께 아질산염/질산염, 금속산화물, 황산염의 미생물 환원 작용이 연속적으로 환원된다.마지막으로 메타노제네이션은 유기탄소 재메네랄화의 주요 경로가 된다.

침전속도가 낮고(약 1cm/yr), 유기탄소 함량이 낮고(약 1%), 산소가 풍부하면 유산소균이 퇴적물 내의 유기물을 산소 고갈보다 빠르게 모두 소진할 수 있으므로 저에너지 전자수용체를 사용하지 않는다.그러나 침전 속도와 유기 탄소 함량이 높은 경우(일반적으로 대륙붕과 서쪽 경계 해류 상승 구역의 경우), 퇴적물 내의 모공 물은 불과 몇 센티미터 이하의 깊이에서 무산소 상태가 됩니다.이렇게 유기물이 풍부한 해양 퇴적물에서는 고농도 바닷물 때문에 황산염이 가장 중요한 말단 전자수용체가 된다.하지만, 그것 역시 센티미터에서 미터까지 고갈됩니다.이 아래에서 메탄이 생성됩니다.이러한 메탄 생산은 상당히 복잡한 과정으로, 고도로 환원되는 환경(Eh -350 ~ -450 mV)과 6 ~ 8 사이의 pH, 그리고 다양한 종류의 고세균과 박테리아로 이루어진 복잡한 합성 영양학적 컨소시엄이 필요하다.그러나 실제로 메탄을 배출하는 것은 고세균뿐이다.

일부 지역(예: 멕시코만, 조에쓰 분지)에서 포접물의 메탄은 적어도 부분적으로 유기물의 열분해(예: 석유 생성)에서 파생될 수 있으며, 심지어 오일은 하이드레이트 자체 내에서 외래 성분을 형성하여 하이드레이트가 [21][22][citation needed]분리될 때 회수될 수 있다.포접물 속의 메탄은 전형적으로 생체 동위원소적 특징과 매우 가변적인13 δC(-40~-100㎜)[23][citation needed][24][25][26]를 가지고 있으며, 평균 약 -65º의 값을 가지고 있다. 고체 포접물 영역 아래에서는 대량의 메탄이 [19][27][28]퇴적물에서 유리 가스의 기포를 형성할 수 있다.

특정 현장의 쇄설물 존재는 보통 퇴적물의 고르지 않은 밀도와 쇄설물로 이루어진 쇄설물 안정성 구역 계면에 대한 침전물의 지진 반사인 "바닥 시뮬레이션 반사기"(BSR)를 관찰하여 결정할 수 있다.

가스 하이드레이트 핑고는 북극해 바렌츠해에서 발견되었다.메탄은 이 돔 같은 구조물에서 거품이 일고 있으며, 이 가스 플레어 중 일부는 [29]해수면 가까이까지 뻗어 있다.

저장소 크기

Gas hydrate under carbonate rock.jpg

해양 메탄 포접률 저수지의 크기는 잘 알려져 있지 않으며, 1960년대와 [30]1970년대에 포접률이 바다에 존재할 수 있다는 것이 처음 알려진 이후 대략 10년 마다 대략적으로 크기가 감소하였다.가장 높은 추정치(예: 3×10m183)[31]는 완전 밀도의 쇄설물이 심해 바닥 전체에 흩어져 있을 수 있다는 가정에 기초했다.포접화합물 화학 및 침전물학에 대한 우리의 이해의 향상으로 하이드레이트는 발생할 수 있는 일부 깊이 범위(대륙붕)에서만 형성되며(가스 하이드레이트 안정 구역의 10-30%) 일반적으로 si에서 낮은 농도(0.9-1.5%)에서 발견된다.어디서 발생하는지 알 수 있습니다.직접 표본 추출에 의해 제약된 최근의 추정치에 따르면 전 세계 재고량은 1×1015~5×10입방15 미터(0.24~120만 입방 마일)[30]를 차지하고 있습니다.500–2500기가토네스 탄소(Gt C)에 해당하는 이 추정치는 다른 모든 지구 유기 연료 비축량의 추정치인 5000 Gt C보다는 작지만 다른 천연 가스 [30][32]공급원의 추정치인 230 Gt C보다는 상당히 크다.영구 동토층 저수지는 [33][citation needed]북극에서 약 400 Gt C로 추정되었지만, 남극 저수지에 대한 추정은 이루어지지 않았다.이것들은 많은 양입니다.이에 비해 대기 중 총 탄소는 약 800기가톤입니다(탄소: 발생).

이러한 최신 추정치는 클래트레이트를 지구 유기 연료 자원으로 고려하는 이유로 이전 연구자들이 제안한 10,000 - 11,000 Gt C(2×10163 m)보다[34] 현저히 작다(MacDonald 1990, Kvenvolden 1998).클래트레이트의 함량이 낮다고 해서 경제적 잠재력이 배제되는 것은 아니지만, 대부분의[30] 현장에서 총량이 낮고 농도가 낮다는 것은 클래트레이트의 제한된 비율만이 경제적으로 실행 가능한 자원을 제공할 수 있다는 것을 시사한다.

대륙의티넨탈

대륙 암석의 메탄 쇄설암은 800미터 이하의 깊이의 사암이나 실트암 층에 갇힌다.표본 추출 결과 열 및 마이크로바이러티컬에서 파생된 가스의 혼합으로 형성되었으며, 이 혼합 가스에서 무거운 탄화수소는 나중에 선택적으로 제거되었습니다.이것들은 알래스카, 시베리아, 그리고 캐나다 북부에서 발생한다.

2008년 캐나다와 일본 연구진은 맥켄지 강 삼각주에 있는 말릭 가스 하이드레이트 사업장의 시험 프로젝트에서 천연가스를 지속적으로 추출했다.말릭에서의 이러한 시추는 이번이 두 번째였다.첫 번째 시추는 2002년에 이루어졌으며 메탄을 방출하기 위해 열을 사용했다.2008년 실험에서 연구자들은 가열 없이 압력을 낮추어 훨씬 [35]적은 에너지를 소비함으로써 가스를 추출할 수 있었다.말리크 가스 하이드레이트 유전은 1971-1972년 [36]임페리얼 오일에 의해 처음 발견되었다.

상업용

하이드레이트의 경제적 퇴적물은 천연 가스 하이드레이트([37]NGH)라고 불리며 1m3 하이드레이트에 164m의3 메탄과 0.8m의3 물을 저장한다.대부분의 NGH는 열역학적 평형으로 존재하는 해저(95%)에서 발견됩니다.퇴적 메탄 하이드레이트 저장소는 2013년 [38]현재 기존의 천연가스 매장량의 2-10배를 포함하고 있을 것이다.이것은 잠재적으로 중요한 탄화수소 연료의 미래 원천이다.그러나 대부분의 현장에서는 예금이 경제적 [30]추출을 위해 너무 분산되어 있다고 생각된다.상업적 개발이 직면한 다른 문제로는 생존 가능한 매장량의 발견과 수화물 퇴적물로부터 메탄가스를 추출하는 기술의 개발이다.

2006년 8월 중국은 천연가스 하이드레이트를 [39]연구하기 위해 향후 10년간 8억 위안(1억 달러)을 지출할 계획이라고 발표했다.멕시코만의 잠재적 경제 비축량은 약 1,000억 입방 미터(3.5×10^12 cuft)의 [30]가스를 포함할 수 있다.Bergen 대학의 물리 기술 연구소의 Björn Kvamme와 Arne Graue는 하이드레이트에 CO를 주입하고2 공정을 역전시키는 방법을 개발하여 직접 [40]교환을 통해 CH를4 추출했습니다.버겐 대학의 방법은 코노코필립스와 국영 일본석유가스금속공사(JOGMEC)에 의해 실증되고 있으며, 미국 에너지성이 일부 자금을 지원하고 있다.이 프로젝트는 이미 투입 단계에 도달했으며 [41]2012년 3월 12일까지 결과 데이터를 분석했습니다.

2013년 3월 12일, JOGMEC 연구진은 냉동 메탄 [42]하이드레이트로부터 천연가스를 추출하는 데 성공했다고 발표했다.가스를 추출하기 위해, 메탄이 얼음에서 분리되도록 하는, 하이드레이트 퇴적물을 드릴로 뚫어 감압하는 특수 장비가 사용되었습니다.그리고 나서 가스가 수집되어 그 [43]존재를 증명하기 위해 점화되었던 표면으로 파이프로 연결되었다.업계 대변인에 따르면, "이것은 메탄 하이드레이트로부터 가스를 생산하는 세계 최초의 해상 실험이었다."[42]이전에는 육지 퇴적물에서 가스를 추출했지만 이보다 훨씬 더 흔한 [43]해양 퇴적물에서는 추출하지 못했다.가스가 추출된 하이드레이트장은 일본 중부로부터 [42][43]난카이 트로프의 50km(31마일) 해저 300m에 위치하고 있다.JOGMEC의 대변인은 "일본이 마침내 자국의 에너지원을 갖게 되었다"[43]고 말했다.해양 지질학자 미키오 사토 씨는 "이제 우리는 채취가 가능하다는 것을 알게 되었다.다음 단계는 일본이 이 기술을 경제적으로 [43]실현하기 위해 비용을 얼마나 절감할 수 있는지 알아보는 것입니다."일본은 난카이 트로프에 최소한 1조 1천억 입방미터의 메탄이 매장되어 있으며 이는 10년 [43]이상 일본의 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 추산하고 있다.

일본과 중국은 2017년 5월 남중국해에서 [8]하이드레이트로부터 메탄을 추출하면서 메탄클라세이트 채굴의 돌파구를 발표했다.중국은 이 결과를 돌파구라고 표현했다.싱가포르 국립대 화학 및 생체분자공학과 프라빈 링가 교수는 "일본의 연구 결과와 비교해 볼 때, 중국 과학자들은 그들의 [44]노력에서 훨씬 더 많은 가스를 뽑아내는 데 성공했다"고 동의했다.업계에서는 상업적인 규모의 생산은 아직 몇 년 [45]남지 않았다는 데 의견을 같이하고 있습니다.

환경에 관한 우려

전문가들은 환경에 대한 영향이 아직 조사 중이며,[46] 만약 문제가 생기면 메탄은 대기 중으로 빠져나갈 가능성이 있다고 경고한다.게다가, 석탄보다 깨끗하지만, 천연가스를 태우는 것은 [47][48][49]또한 이산화탄소 배출을 발생시킨다.

천연가스 처리 시 하이드레이트 처리

일상 업무

메탄 포접액(hydrate)은 또한 천연가스 생산 작업 중에 일반적으로 생성되며, 액체 상태의 물이 고압에서 메탄 존재 하에서 응축됩니다.긴 분자(부탄, 펜탄)는 물 우리 구조에 맞지 않고 하이드레이트의 형성을 불안정하게 하는 경향이 있지만 에탄과 프로판과 같은 더 큰 탄화수소 분자 또한 하이드레이트를 형성할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

하이드레이트가 형성되면 파이프라인과 가공장비를 차단할 수 있습니다.그런 다음 일반적으로 압력을 낮추거나 가열하거나 화학적 방법으로 용해하여 제거합니다(메탄올이 일반적으로 사용됨).하이드레이트의 제거가 신중하게 제어되도록 주의해야 합니다. 하이드레이트가 고체 하이드레이트에서 높은 속도로 물과 가스 메탄을 방출하는 상 전이를 겪을 수 있기 때문입니다.폐쇄된 시스템에서 메탄가스가 빠르게 방출되면 [9]압력이 급격히 증가할 수 있습니다.

일반적으로 하이드레이트가 장비를 형성하거나 차단하는 것을 방지하는 것이 좋습니다.이는 일반적으로 물을 제거하거나 하이드레이트가 형성되는 온도를 낮추는 역할을 하는 에틸렌 글리콜(MEG) 또는 메탄올을 첨가함으로써 달성됩니다.최근 몇 년 동안, 키네틱 하이드레이트 억제제(kinetic Hydrate Injibiters, 하이드레이트 형성 속도를 증가시켜 하이드레이트 형성을 방지하면서 필요한 서브쿨링 증가)와 반응집 방지제와 같은 다른 형태의 하이드레이트 억제제가 개발되어 왔다.장비.

심층수 시추 시 하이드레이트 상전이 효과

깊은 물에 잠긴 오일 및 가스를 포함하는 포메이션을 시추할 경우 심층수 시추 시 저온 및 고압으로 인해 저장 가스가 웰 보어로 흘러들어 가스 하이드레이트를 형성할 수 있습니다.그런 다음 가스 하이드레이트는 시추 진흙 또는 기타 토출된 유체와 함께 위로 흐를 수 있습니다.하이드레이트가 상승하면 고리 안의 압력이 감소하고 하이드레이트는 가스와 물로 분리됩니다.빠른 가스 팽창으로 유체가 웰에서 배출되어 압력이 더욱 감소하여 하이드레이트 해리가 증가하고 유체가 추가로 배출됩니다.결과적으로 고리에서 유체가 격렬하게 배출되는 것은 "킥"[50]의 한 가지 잠재적 원인 또는 기여 요인입니다(일반적으로 분출의 원인이 될 수 있는 킥은 하이드레이트를 포함하지 않습니다: 블로아웃: 포메이션 킥 참조).

하이드레이트 생성 위험을 줄이는 조치에는 다음이 포함됩니다.

  • 높은 유량 - 유체 부피에서 수화물 생성 시간을 제한하여 킥 전위를 [50]줄입니다.
  • 초기 하이드레이트 [50]마개를 감지하기 위해 라인 흐름을 주의 깊게 측정하십시오.
  • 가스 생산 속도가 낮고 하이드레이트 생성 가능성이 상대적으로 높은 가스 [50]유량보다 높은 경우 측정에 추가 주의를 기울입니다.
  • 웰 케이스를 "셧인"(분리)한 후 모니터링하면 하이드레이트 형성이 나타날 수 있습니다."셧인"에 이어 가스가 탱크를 통해 보어 구멍으로 확산되는 동안 압력이 상승합니다. 하이드레이트가 [50]형성되는 동안 압력 상승 속도가 감소합니다.
  • 에너지(예를 들어, 시멘트를 잘 완성하여 방출되는 에너지)를 추가하면 온도가 상승하고 하이드레이트를 가스로 변환하여 "킥"을 생성할 수 있습니다.

블로아웃 리커버리

해상 선박에 기름을 배관하기 위해 상향 깔때기를 형성하는 기름 격납 돔 개념도.침몰한 석유 굴착기가 근처에 있다.

2010년 Deepwater Horizon 기름 유출 당시 관찰된 바와 같이 충분한 깊이에서 메탄 복합체가 물과 직접 결합해 메탄 하이드레이트를 형성한다.BP 엔지니어들은 유출되는 기름을 채취하기 위해 해저 오일 회수 시스템을 개발하여 해수면 아래 5천 피트 (1천 5백 미터)의 심해 유정에서 유출되는 기름 위에 배치했다.여기에는 125톤(276,000lb)의 돔을 가장 큰 우물 누출 위에 놓고 표면에 [51]있는 저장 용기에 배관하는 작업이 포함되었습니다.이 옵션은 누출된 오일의 약 85%를 회수할 수 있는 잠재력이 있었지만, 이전에는 이러한 [51]깊이에서 테스트되지 않았습니다.BP는 5월 7-8일 이 시스템을 배치했지만, 돔 내부에 메탄 포접산염이 축적되어 부력을 더하고 흐름을 [52]방해하면서 약 0.9g3/cm의 낮은 밀도로 인해 실패했다.

메탄포화합물과 기후변화

주요 기사: Clathrate gun 가설
다음 항목도 참조하십시오.영구 동토층

메탄은 강력한 온실 가스이다.메탄은 12년이라는 짧은 대기 반감기에도 불구하고 20년 이상 86년 이상, 100년 이상 34년의 지구 온난화 잠재력이 있다(IPCC, 2013).메탄 포접산염 퇴적물로부터 많은 양의 천연가스가 갑자기 방출되는 것은 과거와 미래의 기후 변화의 원인으로 가정되어 왔다.이런 식으로 연관된 사건으로는 페름기-트라이아스기 멸종 사건과 고생세-에오세 열적 극대기가 있습니다.

제임스 E 같은 기후 과학자들. 한센은 지구 온난화 때문에 영구 동토층 지역의 메탄 쇄설물이 방출되어 급격한 기후 [53]변화를 일으킬 수 있는 강력한 피드백력을 방출할 것이라고 예측했다.

2008년 시베리아 북극에서 수행된 연구는 수백만 톤의 메탄이 [59]정상보다 100배 이상 높은 농도로 일부 지역에서 방출되고[54][55][56][57][58] 있다는 것을 발견했다.

여름 동안 동시베리아 북극해를 조사하던 중, 연구원들은 메탄 농도가 높다는 것에 놀랐고, 따뜻한 [60]물에 의해 불안정해진 해저의 얼음에 박힌 메탄 포집으로부터 메탄이 방출되고 있다는 이론을 세웠다.

2014년 미국 지질조사국의 과학자 그룹인 케이프 하테라스에서 조르주 뱅크에 이르는 미국 북부 대서양 연안 대륙 변방에 대한 그들의 연구를 바탕으로 미시시피 주립 대학 지질과학부, 브라운 대학, 그리고 지구자원기술부가 그곳에서 주장했다.광범위한 [61][62]메탄 누출

트롬쇠 대학의 북극 가스 하이드레이트, 환경 및 기후 센터(CAGE)의 과학자들은 2017년 6월에 폭 약 300m, 깊이 약 30m의 100개 이상의 해양 퇴적물 크레이터가 폭발적 분출로 형성되었으며, 이는 빙상 퇴적물인 메탄 하이드레이트를 불안정하게 만드는 데 기인한다고 설명하는 연구를 발표했다.볼링-알레뢰드 온난화 이후 몇 세기 전인 약 15,000년 전 마지막 빙하기입니다.바렌츠해 주변의 이 지역들은 오늘날에도 메탄으로 스며들고 있으며, 메탄 저수지로 여전히 부풀어 오른 곳들도 결국 같은 [63]운명을 맞게 될 것이다.

가스 저장 및 수송용 천연가스 하이드레이트

메탄클라트레이트는 액화천연가스(LNG)(-20 vs -162 °C)보다 높은 온도에서 안정적이기 때문에 해상으로 운반할 때 액화천연가스(SNG)가 아닌 클래트레이트(고화천연가스)로 전환하는 데 관심이 있다.터미널에서 천연 가스로 천연 가스 하이드레이트(NGH)를 생산하려면 LNG보다 더 작은 냉동 설비와 더 적은 에너지가 필요하다는 것이 중요한 이점입니다.이를 상쇄하려면 100톤의 메탄 수송을 위해 750톤의 메탄 하이드레이트를 수송해야 한다. 이는 7.5배의 배수량을 필요로 하거나 더 많은 선박을 필요로 하기 때문에 경제적으로 [citation needed]실현 가능성이 낮다는 것을 증명하기 어렵다.최근 메탄 하이드레이트는 테트라히드로프랑(THF)을 공동 [64][65]게스트로 포함하는 매우 온화한 저장 조건 때문에 대규모 고정 저장 용도로 상당한 관심을 받고 있다.테트라히드로프랑을 포함하면 가스 저장 용량이 약간 감소하지만 하이드레이트는 -2°C 및 대기압에서 [66]수개월 동안 안정적인 것으로 입증되었습니다.최근 연구에 따르면 SNG는 [67]THF와 결합하여 순수한 물 대신 바닷물과 직접 형성될 수 있습니다.

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메모들

  1. ^ 평균 메탄 포접 수화물 조성은 물 5.75몰당 1몰의 메탄입니다.관측된 밀도는 약 0.9g/[9]cm이다3.몰 질량이 약 16.043g(메탄 참조)인 메탄 1몰의 경우, 몰 질량이 약 18.015g(물의 특성 참조)인 5.75몰의 물이 있으므로 메탄 1몰당 질량은 16.043g + 5.75 × 18.015g 119 1196g이다.질량에 대한 메탄의 부분 기여는 16.043g / 119.631g 0 0.1341이다.밀도는 약 0.9g/cm이므로3 메탄 포접산염 1리터의 질량은 약 0.9kg이며, 여기에 포함된 메탄의 질량은 약 0.1341 × 0.9kg 0 0.1207kg이다.0.716 kg/m의3 기체 밀도(0°C에서, 메탄의 정보 상자 참조)에서 부피는 0.1207 / 0.716m3 = 0.1686m3 = 168.6L가 된다.

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