Что такое «горючий лед»? Китай добыл «топливо будущего»  Горючий лед соединение воды и природного газа.

Правообладатель иллюстрации Alamy Image caption Гидрат метана или "горючий газ": важный источник энергии в будущем

Китай впервые извлек газ из отложений гидратов метана на дне Южно-Китайского моря - это событие может стать поворотным для будущего энергетики во всем мире.

Китайские власти сразу же провозгласили, что это серьезное достижение.

Гидраты метана, известные так же под названием "горючий лед", содержат огромные запасы природного газа.

Многие страны, в том числе США и Япония, работают над решением проблемы эксплуатации отложений газовых гидратов, но их добыча и извлечение из них газа - сложная задача.

Что такое "горючий лед"?

Броское словосочетание описывает то, что является в реальности кристаллическим соединением воды и газа.

• Сибирский метан влияет на потепление

"Он напоминает кристаллы льда, но если рассматривать его на молекулярном уровне, то оказывается, что молекулы метана включены в решетку их молекул воды", - говорит профессор Правин Линга с кафедры химической и биомолекулярной технологии Национального университета Сингапура.

Официальное название субстанции - клатраты метана или гидраты метана, они формируются под высоким давлением и при низких температурах в слоях вечной мерзлоты или на дне морей.

Несмотря на свою низкую температуру, эти гидраты легко воспламеняются. Если поднести зажигалку, то газ, заключенный в замерзшей воде, начинает гореть. Вследствие этого гидраты и получили название "горючий лед".

При уменьшении давления и повышении температуры гидраты распадаются на воду и метан - очень большое количество метана. Один кубометр соединения выделяет до 160 кубометров метана, что делает его высококонцентрированным топливным ресурсом.

Однако загвоздка в том, что процесс извлечения из газовых гидратов горючего газа чрезвычайно сложен и дорогостоящ.

Газовые гидраты были впервые обнаружены на севере России в 60-х годах прошлого столетия. Однако исследования в области добычи гидратов из донных отложений начались всего 10-15 лет назад.

Ведущие позиции в этих исследованиях занимает Япония как страна, которая не имеет запасов ископаемых источников энергии. Подобные исследования активно ведутся в Индии и Южной Корее, у которых тоже нет запасов нефти.

Исследования в США и Канаде имеют свою специфику: они в основном изучают возможность добычи гидратов в районах вечной мерзлоты - на севере Канады и на Аляске.

В России ведутся исследования возможности добычи газа из огромных залежей метангидратов в зонах вечной мерзлоты в Западной Сибири. Они финансируются государственной корпорацией "Газпром".

Почему китайское достижение так важно?

Газовые гидраты могут изменить весь глобальный энергетический сектор и стать основным источником энергии в грядущие годы.

Огромные отложения гидратов существуют на дне всех океанов, особенно на краях континентальных плит. Разные страны ищут способы сделать добычу "горючего газа" безопасной и прибыльной.

Китай утверждает, что совершил прорыв в этой области и профессор Линга согласен с ним.

"По сравнению с результатами японских исследований китайские ученые добились впечатляющего успеха, сумев получить гораздо больше метана при экстракции, - объясняет он. - Это действительно значительное достижение".

Считается, что отложения газовых гидратов содержат в 10 раз больше газа, чем сланцевые месторождения. "И это только по самым осторожным оценкам", - говорит ученый.

Китай обнаружил "горючий лед" на дне Южно-Китайского моря в 2007 году. На многие районы в акватории этого моря одновременно претендуют КНР, Вьетнам и Филиппины, и территориальные споры обостряются наличием там огромных энергоресурсов.

Что будет теперь?

Как считает профессор Линга, успех Китая является только первым шагом на долгом пути к освоению нового ресурса.

"Впервые перспективы добычи гидратов выглядят обещающими, - говорит он. - Но полагаю, что только к 2025 году (самое раннее) мы сможем увидеть реальное коммерческое использование гидратов".

Как сообщают китайские СМИ, в районе Шенху в Южно-Китайском море удалось достичь уровня добычи в 16 тысяч кубометров в сутки газа высокой чистоты.

Однако профессор Линга предупреждает, что эксплуатация запасов газовых гидратов должна сопровождаться строжайшими мерами экологической безопасности.

Самым крупным риском в этой области является неуправляемый выброс в атмосферу огромных количеств метана, что может резко ускорить глобальное потепление. Метан является гораздо более эффективным парниковым газом, чем углекислый газ.

Поэтому задача состоит в том, чтобы добыть газ и не дать ему при этом вырваться на свободу.

Удалось добыть со дна моря «горючий лед» - соединение воды и газа, ставшее кристаллическим веществом под действием высокого давления и низких температур

Китай впервые добыл со дна моря «горючий лед». Как сообщило Центральное телевидение КНР, образцы были подняты с глубины более 1200 метров с подводной скважины примерно в 300 километрах к юго-востоку от Гонконга .

«Горючий лед» - это соединение воды и природного газа, превратившееся в кристаллическое вещество под действием высокого давления и низких температур. В одном кубометре этого энергоносителя содержится эквивалент 160 кубометров природного газа. «Наша страна заняла передовые позиции по добыче „горючего льда“. Это будет таким же крупным событием, как произошедшая ранее в США сланцевая революция», - заявили в китайском министерстве земельных и природных ресурсов. Что представляет собой «горючий лед»? Почему он пока не смог заменить природный газ?

«Возможно, это метановое топливо будущего. Но в настоящее время это, скорее, из области научных разработок перспективных. Конечно, прогресс идет довольно быстрыми темпами, но на земле еще достаточно много ресурсов газа, которые извлекаются гораздо с меньшими затратами и с меньшими технологическими проблемами. Есть просто запасы традиционного газа, для которых нужно пробурить скважину глубиной всего тысячу метров и без специальных технологических примочек транспортировать его чуть ли не под изначальным давлением. Поэтому китайцы ищут тут возможности, как и другие. Япония предпринимала шаги, даже запускала некую опытно-промышленную добычу с одного из специальных научно-исследовательских кораблей. Но такие пиар-запуски о том, что это было сделано, возникают регулярно. Однако отчет о реальных успехах, пока мы не слышали».

Когда может начаться промышленная добыча «горючего льда»?

«Вопрос на миллиард долларов, потому что это действительно, была бы следующая революция. Сланцевая революция. Но сланцами тоже занимались десятилетия прежде, чем удалось подобрать такие технологии, которые оказались экономически эффективными. Газогидратами тоже занимаются уже десятилетия. Пока не удалось сделать это экономически эффективным. Если удастся сделать в больших масштабах, это может быть очень большим сдвигом, потому что ресурсы газогидратов очень велики, гораздо больше, чем ресурсы традиционного газа и нетрадиционного газа. Но давать какие-то оценки просто не время, потому что, еще раз, этим многие занимаются, на это брошено довольно большие силы. Государственные гранты есть, исследовательские коллективы работают. Пока сделать это масштабным экономически эффективным не удавалось».

Китай обнаружил залежи «горючего льда» в Южно-Китайском море в 2007 году, напоминает Shanghai Daily. По информации издания, первые в мире попытки извлечения этого энергоносителя были предприняты в 60-х годах XX века. Китай приступил к соответствующим исследованиям только в 1998 году.

Согласно публикациям западных ученых, признаки наличия крупных залежей горючего льда обнаружены в Сибири. Информации о том, чтобы Россия пыталась его извлечь, в открытых источниках нет.

Японские ученые совместно с американскими геологами и энергетиками запускают проект по разработке запасов гидрата метана под вечной мерзлотой. Место его проведения – Аляска, регион Норт-Слоуп. Это самая северная, негостеприимная и далекая часть данного штата, но тем лучше. Здесь можно проводить амбициозные эксперименты без риска для экологии и населения, чего лишены японцы у себя дома — поэтому они готовы щедро инвестировать в проект.

Япония – страна без энергетического природного сырья, крупнейший мировой импортер углеводородов. В то же время японские острова буквально окружены залежами гидрата метана, известного как «горючий лед». Это комбинация из воды и газа, которая образовалась под давлением огромной массы воды и температуре около 0 градусов. Стоит поднести к горсти горючего льда спичку, как он начнет спокойно гореть, как обычный метан. А черпать вещество можно прямо с морского дна, где его чрезвычайно много.

Проблемы начинаются, когда встает вопрос о промышленной добыче гидрата. Он крайне нестабилен, и если вытаскивать сырье на поверхность сразу кубометрами, наверняка случится утечка газа. Невозможно извлечь из грунта тонны гидрата, не растеряв сам газ и не разрушив структуру подводной гряды. Но речь идет о сейсмоактивном регионе, и рукотворные цунами вдобавок к ежегодным природным катаклизмам никому не нужны. У японских ученых есть наработки по извлечению метана, но у них нет подходящей площадки для экспериментов.

Аляска с ее вечной мерзлотой может стать отличным полигоном. Уже доказано, что удобнее всего подавать тепло внутрь скважин, растапливать там гидрат и откачивать на поверхность только сам метан. Технологии не очень сложные, задачи доставки оборудования в ледяную пустыню и поиска подходящих источников энергии тоже решаемы. Вопрос в другом – что делать, если затея увенчается успехом?

Перенести наземную буровую станцию на морское дно без новых масштабных исследований и доработок все равно нельзя — а это вопрос политики и общественного доверия. Свободно добывать на Аляске газ США японцам точно не позволят. Конечно, американцы и сами могут перейти от разработки сланцев к освоению гидрата метана, используя японские технологии. Особенно, если учесть, что именно в горючем льде содержится почти треть всего углерода в полезных ископаемых на Земле, остальное – это нефть, уголь и газ. Но, опять же, пока нет методов промышленной добычи гидрата метана, совершенно непонятно, выгодно ли это будет с экономической точки зрения в сравнении с традиционной газодобычей.

Энергия – это «наше все» в масштабах человечества. Точнее, энергоресурсы. За них ведутся войны, их обвиняют в усугублении глобальных экологических проблем, без них не может существовать современное общество. Поэтому поиск альтернативных источников энергии находится на вершине повестки дня во многих странах. Так, Китай на этой неделе потряс мир официальным сообщением о том, что впервые удалось добыть с океанического дна гидрат природного газа, или «горючий лед».

Это достижение уже приравнивается по значению к открытию технологии добычи сланцевого газа некогда в США, а новому энергоресурсу приписывается роль катализатора мировой энергетической революции. По заверениям китайских исследователей, в мире этого уникального топлива в разы больше, чем нефти, газа и угля вместе взятых. А значит, с помощью «горючего льда» можно будет решить проблему невозобновляемости ресурсов. Более того, на сайте правительства Китая сказано, что именно «гидрат природного газа – это богатейший альтернативный источник энергии, который сыграет в будущем стратегическую роль».

За последнюю неделю из скважины, расположенной в Южно-Китайском море, на глубине 1200 м, уже было добыто более 120 куб. м «горючего льда» – соединения воды и газа, напоминающего рыхлый снежный ком. И пока одни рассуждают, заменит ли в будущем этот энергоресурс все традиционные топливные источники, другие не спешат призывать всех к энергетической революции.

Кстати, исследования этого ресурса уже давно известны науке. Свои предположения о существовании на дне Мирового океана «горючего льда» высказывали советские ученые, а в последние годы попытки организовать разведку газового гидрата были не только у Китая, но также у США и Японии. Но, как мы видим, преуспел именно первый.

Экспертное мнение

Дмитрий Николаевич Редька, кандидат технических наук, ассистент к афедры квантовой электроники и оптико-электронных приборов СПбГЭТУ ʺЛЭТИʺ

«По сути «горючий лед» представляет собой кристаллическое соединение, сформированное из воды и природного газа. То есть это все тот же привычный, знакомый нам газ, но в другой «упаковке». Поэтому надо понимать, что мы видим не принципиально новый энергоресурс, а нестандартную химическую форму. И прежде чем говорить о его революционности, необходимо ответить на ряд вопросов. Во-первых, неизвестно, в каких объемах можно в перспективе добывать этот «горючий лед». Далее, какие можно осуществлять модификации с ним? Каким способом можно оптимально его добывать и транспортировать? Насколько это все окажется экономически оправдано и рентабельно? Ответы тут могут быть неоднозначные. Тем не менее, попытка найти новый энергоресурс или более эффективный и безопасный способ получения природного газа может быть встречена только положительно».

Китай объявил об успешном извлечении метана из «горючего льда» и грядущей в связи с этим энергетической революции. Несколькими годами ранее с аналогичным заявлением выступали Япония, США, а также консорциум, разрабатывавший газовые гидраты в Канаде. Подобные работы велись и в России. Во всех случаях вывод однозначен: извлечь метан можно, но заработать на этом - нет. Полагаем, что и в данном случае об энергетической революции говорить не приходится.

«Горючий лед» или «снежный газ» - это самый распространенный в природе газогидрат, то есть нечто наподобие клетки из молекул воды, в которой заключена молекула метана. Метангидраты действительно похожи на очень рыхлый лед. Это соединение легко разрушается - стоит только понизить давление и увеличить температуру. Здесь и заключаются сложности в извлечении такого газа.

Метана в виде газовых гидратов, по существующим оценкам, в мире чудовищно много - до 7 квдрлн куб. м. Для сравнения: доказанные запасы традиционного природного газа в 37 раз меньше, а годовое потребление метана в мире меньше в 2 тыс. раз. Предполагается, что только в нашей стране в газовых гидратах, находящихся в многолетних мерзлых породах и на шельфе, содержится порядка 1,1 квдрлн куб. м метана.

Большим плюсом газовых гидратов является небольшая глубина залегания. Так, в многолетних мерзлых породах их можно обнаружить на глубине всего 250–300 м. Обратите внимание, что и китайские специалисты извлекли «горючий лед» на глубине около 200 м от дна моря (но до самого дна от поверхности 1 км). Стоит ли удивляться, что такие невероятно большие и неглубоко залегающие запасы газа привлекают пристальное внимание крупных потребителей?

Отечественные специалисты исследуют метангидраты с середины прошлого века. В последние 20 лет полигоном для изучения газовых гидратов стало озеро Байкал, где проводили исследования Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук и «Газпром ВНИИГАЗ». В 2003 году «Газпром» инициировал программу прикладных исследований по теме. На данный момент, насколько нам известно, результаты признаны интересными, но при требуемом уровне затрат и на фоне существующих традиционных запасов газа вовлекать в производство метан из газовых гидратов оказалось неразумно.

В 2000-х годах наиболее развитым международным проектом в области «снежного газа» был полигон на месторождении в дельте канадской реки Маккензи. Свой вклад в него внесли Канада, США, Германия, Индия и Япония. Интересно, что, хотя проект и вышел на стадию опытно-промышленной эксплуатации и якобы показал хорошую себестоимость, дальнейшего развития он не получил. В противном случае сегодня газогидраты гремели бы столь же громко, как сланцевый газ.

Этот проект был для каждой из участвовавших стран своего рода интересным опытом, которым можно воспользоваться на своей территории. США провели самостоятельные исследования в Мексиканском заливе. А Япония - в собственных прибрежных водах. В марте 2013 года министерство экономики, торговли и промышленности Японии объявило, что передовым японским специалистам впервые в мире удалось добыть природный газ из гидрата метана со дна океана. О возможной себестоимости благоразумно не говорилось. Но на эффективность этого проекта прозрачно намекает отсутствие дальнейшего развития.

Новость об успехе и грядущей энергетической революции из Китая живо напоминает японские новости четырехлетней давности. Рискнем предположить, что и здесь до полномасштабной добычи дело не дойдет: работа с нетрадиционным источником газа на море - это априори чрезвычайно дорого. Против этого проекта играют и низкие цены на углеводороды.

Это не первый опыт работы китайских компаний с нетрадиционными источниками газа. В КНР добываются угольный метан и сланцевый газ. Изначально прогнозировалось, что уже к 2015 году Поднебесная доведет добычу из сланцев до 50 млрд куб. м, а к 2020-му - до 120 млрд куб. м в год. Но планы пришлось сократить: к 2020 году на весь огромный Китай будет добываться 30 млрд куб. м сланцевого газа. Хотя при нынешних ценах и этот показатель может оказаться недостижимым.

Но предположим на минуту, что КНР действительно смогла разработать перспективную технологию добычи газа из метангидратов. Притом условимся, что широкое распространение она сможет получить только в самом Китае. Как, к примеру, сланцевый газ, который, по сути, так и остался заметной величиной только в США.

Если Китай начнет наращивать производство собственного голубого топлива из нетрадиционных источников на шельфе, то широкое распространение оно получит в южных и юго-восточных регионах. В такой ситуации первыми пострадают СПГ-проекты, которые активно развиваются в Китае, а также импорт угля, ведь у Китая появится дополнительный стимул переводить электрогенерацию с угля на газ. В этом случае стоит беспокоиться Катару и Австралии. В северные и северо-западные районы никто голубое топливо из «горючего льда» не повезет. Соответственно, поставкам из Средней Азии и потенциальному импорту из России ничто не угрожает.

Впрочем, это не более чем фантазия. При существующих ценах на энергоносители у метангидратов практически нет шансов. И это хорошо, ведь через десятки лет наступит период, когда традиционных запасов голубого топлива станет так мало, что человечеству придется обратиться к гигантским запасам углеводородов в газовых гидратах.