Metanové hydráty opět na scéně

Jezero Bajkal již není známé jen tím, že jako nejhlubší (1 642 m) obsahuje asi 20 % všech zásob sladké vody na světě, ale i proto, že na jeho dně existuje velký energetický poklad – velké kusy ledu podobných hydrátů metanu. Pokud se k nim přiblížíte plamenem, hoří jako metan – dosud nejznámější a nejčistší fosilní palivo na světě.

Vědci se proto začínají zabývat způsobem, jak tento energetický poklad vytěžit a využít k řešení světové energetické krize. Vědeckým střediskem pro výzkum metanových hydrátů (klatrátů)je Limnological Institute poblíž Irkutska. Vědci z celého světa se proto po více než 10 let trmácejí do ruské divoké přírody, aby se zde s pomocí vládních programů pokusili najít způsoby využití tohoto energetického zdroje. Podle Olega Chlystova, geologa ústavu, sem míří vědci z Japonska, Belgie, Indie i dalších zemí. Objevují zde ideální podmínky pro svůj výzkum – v létě klidné vody a v zimě přes metr tlustý led.

Jak otevřít klec s metanem

Když byly počátkem 19. století metanové hydráty poprvé objeveny, jejich struktura se stala kuriozitou v chemické laboratoři: klecím podobné struktury zmrzlé vody věznily „hostující“ molekuly metanu. Tyto struktury vznikají díky jedinečnému souboru podmínek. Organické látky obsažené ve vodě klesají ke dnu a podléhají rozkladu. Mikrobi, kteří si na této chutné svačině pochutnávají, uvolňují metan. Ten obvykle probublává vzhůru k povrchu. Pokud se však vše odehrává v dostatečné hloubce, kde je vysoký tlak a nízká teplota, jsou jeho molekuly uzavřeny ve vodních klecích a zůstávají v sedimentech. Výsledkem je blátivý sorbet. Najde-li se způsob jak tyto malé klece odemykat, získá se látka, která se příliš neliší od konvenční látky získávané z podzemních vrtů nebo břidlicových ložisek – hořlavý plyn bez zápachu – metan. Pokud se bude spalovat, může se navzdory své neblahé pověsti stát nejčistším fosilním palivem. Současně ale platí, že nespálený metan má mnohem větší nepříznivý dopad na životní prostředí než CO₂, i když v atmosféře přetrvává mnohem kratší dobu. Při spalování uvolňuje méně emisí CO₂ než uhlí a ropa, téměř žádný popel a žádnou rtuť. Odhaduje se, že zásoby metanových hydrátů převyšují zásoby jiných fosilních paliv a dosahují 10¹⁵ až 10¹⁷ m³ metanu. Podle odhadu US Geological Survey obsahují dvakrát více energie než všechny zásoby fosilních paliv dohromady.

Mix nepříznivých politických, ekonomických a logistických okolností těžby

Nabízí se otázka, proč využívání tohoto paliva stále zůstává jen na rýsovacích prknech. Z teoretického hlediska je uvolnění metanu z jeho klece dosti snadné – stačí přidat teplo nebo snížit tlak a metanové hydráty se rozpustí jako cukr v šálku kávy. V praxi se ale jedná o změť politických, ekonomických a logistických faktorů. Přesné vlastnosti metanových hydrátů nejsou ještě dostatečně známé. Existují tři druhy geografických „ tučných“ ložisek metanových hydrátů:

· oblasti věčného ledu na Sibiři a v Severní Americe,

· mořské dno poblíž chladného pobřeží,

· sedimenty v hloubce 100-300 m pod mořským dnem.

První z mnoha dalších problémů představuje již objev ložisek metanových hydrátů. Velkou výzvou je pak jejich vlastní získávání. Například: než se plyn dostane až na povrch, zvýší svůj původní objem 160krát, což znamená, že může standardní těžební zařízení zcela demolovat.

Poprvé japonská výzkumná loď Chikyu

Mnohé vládní výzkumné programy zkoumají metanové hydráty od začátku 80. let, však nikoliv v dostatečném rozsahu. Dnešní relativní snadná dostupnost konvenčního plynu, břidlicového plynu a dehtových písků už nevyžaduje vývoj nových zařízení, infrastrukturu a další nové technologie, které by vyžadovala těžba metanových hydrátů, tak aby mohla být schopná konkurence. To se ale změnilo 12. března 2013, kdy japonská výzkumná loď Chikyu poprvé získala metan z ložiska metanových hydrátů asi 50 km jihovýchodně od hlavního japonského ostrova. Výzkumný tým pracoval pro státní společnost Japan Oil, Gas and Metals National Corporation. Průzkum se podařil i díky zkušenostem získaným na jezeře Bajkal.

Japonsko má o těžbu metanových hydrátů mimořádný zájem. Po odstavení většiny jaderných elektráren po zemětřesení a cunami z roku 2011 je země závislá na dodávkách zkapalněného zemního plynu například z Qataru a Brunei. V roce 2012 se stal dovoz energetických paliv důvodem rekordního finančního deficitu, a proto vláda urychlila desítky let starý program těžby metanových hydrátů. Odhady z roku 2008 ukázaly, že v lokalitě Nankai se nachází 1,1 trilionů m³ metanu. Výzkum v oblasti Bajkalu umožnil Japonsku mimo jiné i určovat polohu ložisek metanových hydrátů.

Těžba metanu po Japonsku

Japonský tým použil k těžbě metanu konvenční metody. Nejdříve vyhloubili 1 000 m hluboký vrt na dno ložiska a odtud další vrt 300 m pod jeho dno k odčerpání vody, ke snížení tlaku a k uvolnění metanu. Teprve potom bylo možné metan odčerpávat na povrch. Po dobu šesti dnů denně se podařilo získávat 20 000 m³ metanu, což by umožnilo produkci ve větším měřítku již od roku 2018.

Analytik Basel Asmar z poradní společnosti IHS se sídlem v Englewood v Coloradu se však domnívá, že uplyne ještě 20 let, než tento způsob získávání metanu dosáhne komerčního rozsahu a ovlivní energetickou situaci. V uvedené oblasti oceánu například neexistuje žádné potrubí.

Závěje metanu

Situaci by mohl změnit jiný typ metanových hydrátů. V roce 2000 chytila kanadská rybářská loď u ostrova Vancouver zvláštní úlovek. Posádka lodi zaregistrovala v síti více než jednu tunu ledu podobných kousků hmoty – metanových hydrátů. Ne všechna ložiska metanových hydrátů jsou totiž uzamčena v permafrostu nebo v sedimentech na dně oceánu. Na některých místech se jejich velké množství vyskytuje přímo na mořském dně ve formě připomínající sněhové závěje. Na rozdíl od sedimentárních hydrátů, jsou co do velikosti nepatrné, ale je jich za to mnoho. Výhodou je, že tento druh metanových hydrátů nevyžaduje vrtání do sedimentů. Stačí je jednoduše odebírat podobně jako třeba zmrzlinu.

Právě tyto formy metanových hydrátů zaujaly japonského vědce Shinya Nishio, který rovněž pracoval na programu hlubinného vrtání na jezeře Bajkal. Rusko-japonský tým zjistil v hloubce 420 m velké sněhové kusy bílých hydrátů. S pomocí dlouhé „naběračky“ shromáždil během 40 minut asi 1,5 m³ metanu. I když se nejednalo o velký objem, nebylo třeba vůbec vrtat a stačilo jen pootočit čerpadlem a plyn začal proudit vzhůru. Podobná ložiska objevila společnost Shimizu Corporation v Ochotském a Japonském moři. Podle Chlystova je tento způsob získávání metanu sice lacinější, ale v samotném Bajkalu nepřichází v úvahu, protože by mohl poškodit vodní život v této chráněné lokalitě. Podle Timothy Colletta z US Geological Survey je otázkou, zda tento způsob získávání metanu bude povolen z podobných důvodů kdekoli jinde. Podle něj ale lze předpokládat, že Japonsko zahájí komerční získávání MH již během příštího desetiletí. Tak rychlý rozvoj by byl bezprecedentní. Ani břidlicový plyn však ještě před pěti šesti lety nebyl považován za realistický energetický zdroj. A dnes má v USA dominantní postavení a kontroluje cenu plynu. Domácí těžba břidlicového plynu mění vztah se zavedenými zeměmi vyvážejícími zemní plyn. Totéž by se mohlo stát i s metanovými hydráty. Geofyzikální mapování na jezeře Bajkal pomohlo identifikovat metanové hydráty i v Indii, která brzy na to zahájila výzkumný projekt v Bengálském zálivu, kde vrtá do sedimentů pod mořským dnem. Podobný výzkum zahájila i Jižní Korea a Čína.

Metanové hydráty versus břidlicový plyn

Dosud ovšem není jasné, zda se japonským příkladem budou inspirovat i jiné země. Některé země, například Kanada, USA a Rusko, totiž začaly tyto výzkumné programy omezovat díky boomu břidlicového plynu. Kimball Chen ze společnosti International Energy Transportation Group, která radí vládám v oblasti zemního plynu, se domnívá, že pokud se byť jen jediné zemi podaří úspěšně zahájit komerční těžbu metanových hydrátů, zcela to změní energetickou mapu světa. Pokud Japonsko tuto těžbu zahájí, ztratí Rusko trhy pro zkapalněný zemní plyn na Dálném východě a pak by zde zůstala jediným odběratelem Čína. A pokud i Čína půjde cestou Japonska, ruský problém s odbytem zemního plynu se ještě více prohloubí. Nový zdroj energie posílí i vize Austrálie, stát se geopoliticky bezpečným dodavatelem energie do Číny nebo Indie. A to ještě není vše. Japonsko ani nebude muset komerční těžbu zahájit, protože již jen hrozba jeho energetické nezávislosti rozvíří globální energetickou hladinu – potenciální schopnost těžit vlastní metanové hydráty totiž významně upevní jeho vyjednávací pozici. Pokud země Blízkého východu zjistí, že Japonsko může získávat hydráty za určité náklady, vytvoří to základnu pro stanovení nové ceny plynu. Světové trhy balancují na ostří nože. Všechno by ale mohly změnit dvě ruské výzkumné lodě pohybující se na třpytivých letních vodách Bajkalu a řešící nové úkoly.

Podle: Katia Moskvitch: Buried treasure. New Scientist, 2013, č. 2932, s. 40-43