دپارتمان مهندسی مکانیک ایران

انجمن مهندسی مکانیک

انجمن تست های غیر مخرب

انجمن علمی مهندسی پزشکی

انجمن بیومکانیک

آموزش تعمیر تجهیزات پزشکی

آموزش تعمیرات تجهیزات پزشکی

دوره های مهندسی پزشکی

دوره های آموزشی مهندسی پزشکی

انجمن مهندسی پزشکی

آموزش تعمیر تجهیزات دندانپزشکی

آموزش بازرسی جوش

آموزش پایپینگ


             
یخ آتشین، منبع انرژی غالب جهان در آینده
نوشته شده توسط خشایار جوان   
سه شنبه ، 19 شهریور 1392 ، 11:34

تا بحال چیزی در مورد یخ آتشین شنیده اید؟ یخی که با شعله ور شدنش انرژی ای تولید می کند که قابل قیاس با همان مقدار سوخت های غالب فسیلی نیست. ماده ی جامدی که به احتمال زیاد در آینده ی نه چندان دور جایگزین سوخت فسیلی خواهد بود.

متان

متان یکی از آشنا ترین گازهای گلخانه ای است که به عنوان سوخت به کار می رود. این ماده از تجزیه مواد گیاهی در نواحی مردابی تشکیل می شود و بدلیل توانایی جذب گرما به مقدار فراوان، اثر گلخانه‌ای بیشتری نسبت به کربن دی‌اکسید دارد. این ماده در شرایط استاندارد دما و فشار (STP)  به حالت گاز بی بو و بی رنگ است. ولی در حالت غیر استاندارد چطور؟

 

همانطور که اشاره شد، تولید متان نیز مانند گاز طبیعی با تخریب بافت‌های گیاهی آغاز می‌شود. متان تولیدی از میان خلل و فرج سنگ‌های پوسته به اعماق آن نفوذ می‌کند و در صورتی که شرایط مهیا باشد، به هیدرات متان تبدیل خواهد شد. این فرآیند به دمای نزدیک به صفر درجه سانتی‌گراد و فشار حدود 50 اتمسفر (50 برابر فشار هوا در سطح دریا) نیاز دارد تا بلورهای یخ بتوانند متان تولیدشده را درون ساختار چند ضلعی‌شان حبس کنند. در عمل، این شرایط عمدتاً در میان و زیر لایه‌های یخ اعماق دریا‌ها و اقیانوس‌های منطقه فلات قاره و در عمق 200 تا 400 متری آب فراهم می‌شود.

حال ببینیم که این سوخت جدید فسیلی چیست؟ هیدرات متان، همانطور که از اسمش پیداست، ترکیبی است از گاز متان و آب. ولی برای تشکیل این «یخ اتشین»، دو شرط مهم لازم است:

1.    درجه حرارت پایین

2.    فشار بسیار بالا

در طی چند دهه اخیر، انتشار بیش از حد گاز گلخانه ای متان در اتمسفر زمین (چه بطور طبیعی و چه بطور مصنوعی) و چگونگی امتناع از تراکم آن در جو زمین (با توجه به این مورد که قدرت آلودگی گاز متان 20 برابر گاز کربنیک است)، مرکز توجهات بین المللی طرفداران حفظ محیط زیست در جهان بوده است.

خوشبختانه تمامی گاز متان تولید شده  آزاد نمي‌گردد و قسمت عمده اي از آن تحت شرايط درجه حرات پائين و فشار بالا در بلورهاي يخي زنداني گرديده و "هيدرات متان"، اين منبع سرشار انرژي فسيلي در جهان را ايجاد مي کند.

معادن موجود "هيدرات متان" دراعماق سواحل آمريکا ، خصوصاً، آلاسکا بيش از يک چهارم ذخاير"هيدرات متان" را در بطن خود جاي داده است.

برآورد می‌شود، بین 0/7 تا 4/4 هزار میلیارد متر‌مکعب هیدرات متان به تنهایی در منطقه آلاسکا وجود داشته باشد. این مقدار دست‌کم می‌تواند 100 میلیون خانه را برای یک دهه گرم کند.

در سيبري روسيه استخراج "هيدرات متان" با شرايط زمين شناسي بسيار ويژه، اما با تکنيک هاي گذشته، از سال 1970 شروع گرديده است.

فقط منابع "هيدرات متان" موجود در معادن جزيره "نانکاييNankai " مي تواند معادل ده سال نياز کلي ژاپن به انرژي را تأمين کند.

برآوردهاي انجام شده از ميزان ذخاير"هيدرات متان" شگفت آور ميباشد. ميزان کربن نهفته در اين سوخت جديد، معادل دو برابر تمامي ذخاير شناخته شده ديگر سوخت هاي فسيلي جهان، يعني نفت، گاز و ذغال سنگ مي باشد.

در واقع، هر متر مکعب "هيدرات متان" در حدود 163 متر مکعب گاز متان را در درون خود به صورت متراکم دارد. گاز موجود در منابع جهاني "هيدرات متان" بيش از 12000 ميليارد مترمکعب بر آورد ميگردد که تمامي ذخاير شناخته شده نفت، گاز و ذغال سنگ جهان در برابر آن کوچک جلوه مي کنند.

بهره‌برداری از این منابع هم مخالفانی دارد. کسانی که معتقدند باید به هر شکل به کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی پایبند بود، می‌گویند هرچند گازهای گلخانه‌ای ناشی از متان کمتر از زغال سنگ است، اما باز هم می‌تواند به گرم‌تر شدن زمین منجر شود.

بهره‌برداری از ذخایر هیدرات متان نگرانی‌های دیگری را هم ایجاد کرده است. اینجا تعادل ظریفی وجود دارد: ممکن است متانی که خارج می‌شود، با کاهش فشار منطقه به شکستن لایه‌های نزدیک به آن منجر شود و یک‌سری واکنش زنجیره‌ای غیرقابل کنترل را که می‌تواند جریانی سیال از هیدرات متان را در زیر آب ایجاد کند و به فروریختن بستر اقیانوس یا حتی وقوع سونامی ختم شود، آغاز کند.

شواهد و مدارکی وجود دارند که نشان می‌دهند حدود هشت‌هزار سال پیش چنین اتفاقی در منطقه استورگای نروژ روی داده و به فرورختن 400 کیلومتر از صخره‌های زیردریایی در لبه فلات قاره و ته‌نشین شدن 3500 کیلومتر مکعب از رسوب دریایی به بستر اقیانوس منتهی شده است. این نتایج با سونامی ویرانگر سال 2004 / 1383 در جنوب‌شرقی آسیا برابری می‌کند.

 

برای جلوگیری از آغاز این واکنش، دانشمندان روش سومی را پیشنهاد کرده‌اند و آن، جایگزینی گاز متان در حین استخراج با دی‌اکسید کربن است. این روش به شکل آزمایشگاهی سریع و موفقیت‌آمیز بوده، ساختار اولیه بلورها دست‌نخورده باقی مانده و حتی بلورهای حاوی دی‌اکسید کربن به مراتب پایدار‌تر از بلورهای هیدرات متان بوده‌اند. تنها مشکل این روش، این است که ایجاد زیرساخت‌های تولید و جابجایی گاز جایگزین، مقرون به صرفه نیست.

آخرین بروز رسانی مطلب در سه شنبه ، 19 شهریور 1392 ، 16:01
 
سامانه هوشمند ژورنال مقالات