BĂNG CHÁY( Khí Hydrate) - NGUỒN NĂNG LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI

Băng cháy là một thứ ở dạng rắn, hình thành từ khí thiên nhiên và nước, ở dưới điều kiện áp suất cao (trên 30 atm) và nhiệt độ thấp (dưới 0 độ C), có tên khoa học là Natural hydrate, hoặc Gas Hydrate. Khi hàm lượng methane vượt quá 75% thành phần của Gas Hydrate thì nó thường được gọi là methane hydrate. Chỉ cần nâng nhiệt độ hoặc giảm áp lực là băng cháy sẽ phân giải: 1m3 chất này khi phân giải cho ra 164 m3 khí methane và 0,8 m3 nước, đủ thấy năng lượng mà...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BĂNG CHÁY( Khí Hydrate) - NGUỒN NĂNG LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI BĂNG CHÁY (KHÍ HYDRATE) NGUỒN NĂNG LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU,  ĐIỀU TRA CƠ BẢN VỀ TIỀM NĂNG KHÍ  HYDRAT Ở CÁC VÙNG BIỂN VÀ THỀM LỤC  ĐỊA VIỆT NAM  Tröông Quoác Laâm GÑ TTTTCT Tö Töôûng Tænh  BL THÁNG 10 - 2007 BĂNG CHÁY ­ NGUỒN NĂNG  LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI   BĂNG CHÁY LÀ GÌ? • Băng  cháy  (tiếng  Anh:  Clathrate  hydrates,  gas  clathrates,  gas  hydrates,  methane  hydrate,  clathrates,  hydrates...)    là  hỗn  hợp  rắn  giống  băng  của  khí  hydro  carbon  (chủ  yếu  là  methane)  và nước, hình thành và tồn tại trong  điều  kiện  áp  suất  cao,  nhiệt  độ  thấp.  Khi  hàm  lượng  methane  vượt  quá  75%  thành  phần  của  Gas  Hydrate  thì  nó  thường  được  gọi  là  methane hydrate • Trong  tự  nhiên,  băng  cháy  (loại  hydrat  methane)  có  tỷ  trọng  913kg/ m ,  khi  bị  phá  huỷ  sẽ  giải  phóng  3 164m  khí  methane  và  0.87m Cấu tạo của băng cháy • Băng  cháy  không  phải  là  hợp  chất  hoá  học.  Sự  thành  tạo  và  phá huỷ băng cháy là sự chuyển  pha bậc 1 • Trong tự nhiên, băng cháy có thể trong suốt hay mờ đục, dạng tinh thể màu trắng, xám hoặc vàng, trong đó các phân tử khí chiếm giữ những cái “lồng” được tạo nên bởi các phân tử nước. • Những cái lồng này không bền vững khi rỗng, có thể đổ sập tạo thành cấu trúc tinh thể băng thông thường, nhưng chúng sẽ trở nên ổn định khi chứa các phân tử khí có kích thước thích hợp. Cấu tạo của băng cháy • Thường gặp 2 dạng cấu trúc tinh thể  lập  phương  (loại  I  và  loại  II);  hiếm  gặp hơn là loại cấu trúc lục phương   (loại H). • Ô cơ sở loại I gồm 46 phân tử nước,  loại II gồm 136 phân tử nước và loại  H có 34 phân tử nước. • Loại I tạo ra hình 12 hoặc 24 mặt ngũ giác, thích hợp để  chứa khí methane, ethane (đường kính pt 5.2Ǻ). • Loại  II  tạo  ra  hình  16  hoặc  36  mặt  ngũ  giác,  thích  hợp  để chứa propane, isobutane (kích thước pt 5.9­6.9Ǻ). • Loại H chỉ mới tìm thấy ở Vịnh Mexico, thích hợp với các  phân tử khí lớn như butane. Sự thành tạo của băng cháy Điểm thành tạo băng cháy (hydrate) của một số loại khí tự nhiên. (Tại nhiệt độ nhỏ hơn điểm thành tạo (bên trái) và áp suất lớn hơn điểm thành tạo (phía trên) thì băng cháy sẽ được thành tạo) Băng cháy hình thành và tồn tại ở  đâu? • Trong  tự  nhiên,  băng  cháy  tập  trung  ở  khu  vực  băng  vĩnh  cửu  và  trầm  tích biển sâu.  • Ở khu vực băng vĩnh cửu  (Bắc  cực)  có  thể  chứa  hàng  nghìn  tỷ  m  khí  3 methane. • Vùng  đáy  biển  sâu,  ở  độ  sâu  500m,  áp  suất  •Nơi băng cháy tồn tại ổn định gọi  khoảng  50atm,  nhiệt  độ  là  đới  ổn  định  khí  hydrat  (gas  4­5 C,  là  điều  kiện  lý  hydrate  stability  zone  ­  GHSZ)  hay  tầng chứa. Băng cháy có thể tồn tại  o trong  hoặc  dưới  lớp  GHSZ,  tuỳ  tưởng  hình  thành  băng  thuộc điều kiện vật lý môi trường. cháy. Băng cháy hình thành và tồn tại ở đâu? Sơ đồ phân bố những điểm băng cháy trên thế giới (theo USGS) TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN BĂNG CHÁY Dự báo trữ lượng băng cháy trên toàn thế giới là khoảng 400GtC ở vùng  Bắc  cực  (MacDonald,  1990,  không  có  số  liệu  vùng  Nam  cực),  và  khoảng  10.000­11.000GtC  ở  các  đại  dương  (MacDonald,  1990;  Kvenvolden,  1998),  gấp  hai  lần  trữ  lượng  các  nhiên  liệu  hóa  thạch  đã  biết (than, dầu khí). TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY  TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC • Các  quốc  gia,  vùng  lãnh  thổ  trong  khu  vực  như  Trung  Quốc,  Đài  Loan... cũng đã và đang đầu tư mạnh mẽ trong việc nghiên cứu băng  cháy.  • Đã có nhiều hội nghị quốc tế về băng cháy, trong đó có qui mô lớn và  toàn  diện  nhất  là  Hội  nghị  quốc  tế  về  Băng  cháy  (International  Conference on Gas Hydrate­ICGH) được tổ chức 3 năm một lần, bắt  đầu từ năm 1993 (New York, Hoa Kỳ), 1996 (Toulouse, Pháp), 1999  (Salt  Lake  City,  Hoa  Kỳ),  2002  (Yokohama,  Nhật  Bản),  2005  (Trondheim,  Na  Uy).  Hội  nghị  ICGH  tiếp  theo  sẽ  được  tổ  chức  ở  Vancouver, Canada vào 6­10 tháng 7 năm 2008. • Băng cháy hiện đang được nhiều quốc gia đầu tư nghiên cứu, trong  đó dẫn đầu là các quốc gia như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Na Uy, Canada,  Hàn Quốc...;  TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN  THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC Nhật Bản • Năm 1974: đo vẽ, lập bản đồ địa  chất các vùng biển của Nhật Bản  bằng đo địa chấn BSR, đo vẽ địa  hoá  mẫu  nước  lỗ  rỗng  trầm  tích  đáy  biển,  đo  nồng  độ  khí  methane/ethane  bằng  đầu  dò  METS. • Năm 1988: Sở Địa chất Nhật Bản  hợp  tác  với  Sở  Địa  chất  Mỹ  nghiên  cứu  và  tổng  hợp  thành  công  băng  cháy  trong  phòng  thí  nghiệm. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN  THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC Nhật Bản • Nhật Bản đã xác định được nhiều vùng biển ở độ sâu từ 1.000 ­  2.000 m nước có triển vọng methane hydrate, trong đó 12 vùng được  coi là rất có triển vọng với tài nguyên ước tính đến 74 nghìn tỷ m3 khí  methane (hơn 460 lần tổng lượng khí thiên nhiên tiêu thụ hàng năm  hiện nay của Nhật). • Tháng giêng năm 2000 Nhật đã khoan ở vùng biển Nan Kai và khoan  bổ  sung  năm  2003  khẳng  định  sự  có  mặt  các  lớp  methane  hydrate  trong trầm tích cát đáy biển. • Tháng  2  năm  2007,  Nhật  Bản  thông  báo  đã  bắt  gặp  lớp  methane  hydrate  nằm  ở  ...