Hydrát metanu je chemická sloučenina, jejíž vzorec se udává jako CH4?×?24 H20. Lze si ho představit jako molekulu metanu uvězněnou v „pouzdře“ z krystalu ledu. Pokud metan z krystalku ledu uvolníme, můžeme ho použít jako palivo podobné zemnímu plynu (metan je jeho hlavní složkou). Odhady toho, kolik hydrátu metanu na Zemi vlastně je, se různí, ale nejčastěji se operuje s hodnotami mezi 3–5?×?1 013 metrů krychlových. To je, přepočteno na energetickou hodnotu, několikanásobek existujících i již vytěžených zásob všech ostatních fosilních paliv.
Metan získaný z hydrátu by se mohl používat přímo jako palivo (hlavně v tepelných elektrárnách, samozřejmě ale i jako pohon automobilů). Ropa dnes slouží též jako zdroj pro chemické syntézy celé řady látek, zejména polymerů. Lze říct, že spalovat ji je vlastně dosti barbarský způsob zpracování. Nabízí se tedy scénář, podle něhož by se ropa používala nadále jen v chemické výrobě a její energetickou roli by převzal metan; i ten ale může sloužit jako surovina pro další syntézy.
Oceán a permafrost
Kde všude se hydrát metanu vyskytuje? „Největší akumulace jsou v usazeninách mořského, resp. oceánského dna,“ říká Radek Mikuláš, z Geologického ústavu AV ČR. „Byly zjištěny nejčastěji v oblastech s několikasetmetrovou hloubkou mořské vody.“ Tento typ zásob – pokud se ložiska vynesou do mapy – víceméně lemuje velké části mořských pobřeží. Hydrát metanu byl ale zjištěn i pode dny hlubokých částí oceánů. „Samotné akumulace hydrátu metanu jsou hluboko v sedimentu, nikoliv tedy na dně nebo těsně pode dnem. Tyto hloubky jsou obvykle mezi několika sty metry až kilometry pode dnem. Od mořské hladiny může tedy být k samotnému ložisku velmi hluboko.“
R. Mikuláš je proto poměrně skeptický k tomu, že by hydrát metanu v blízké budoucnosti způsobil konec ropného věku. „Těžko čekat, že roztěžená ropná ložiska budou opuštěna a všichni se vrhnou na hydrát metanu. Nikdo neví přesně, jaké budou skutečné náklady na těžbu a o kolik se zvýší různými technologickými nehodami a katastrofami.“ V této souvislosti stojí za zmínku, že za nedávnou katastrofou vrtné plošiny společnosti BP v Mexickém zálivu stálo pravděpodobně právě náhlé uvolnění metanu z hydrátu. Hydrát pak údajně ucpával i různá zařízení na odchytávání ropy, kterými měla být havárie vyřešena.
Jak to ale, že molekula metanu v ledu je pod mořským dnem vůbec „normálně“ stabilní? Copak se za této teploty ihned nerozpadne a metan se nezačne vařit? „Tato látka je kupodivu stabilní za normálních tlaků až do teploty 18 °C, takže ji lze s opatrností odebrat a třeba i uložit ve sbírkách nerostů nebo z ní při speciálním postupu vyrobit „normální“ horninový výbrus. Na omak vypadá jako led, jen s vyšší teplotou tání. Nesmí se ale za obvyklých tlaků dostat do kontaktu s vodou, pak se z ní metan začíná prudce uvolňovat,“ vysvětluje Mikuláš.
Další typ ložisek hydrátu metanu leží těsně pod permafrostem, tedy věčně zmrzlou půdou. Ta je toho času téměř výlučně na severní polokouli a dělí se o ni z naprosto největší části tři státy: Rusko (Sibiř), USA (Aljaška) a Kanada (sever země). Severní svět by se díky metanu z permafrostu mohl zbavit např. ekonomické závislosti na Blízkém východu. Nadto by se v důsledku klimatických změn a oteplení této oblasti mohl přístup k obrovským ložiskům výrazně usnadnit…
Skleníkový plyn
Jenže ne všechno je růžové. Metan je totiž skleníkový plyn, jehož účinky mnohonásobně převyšují tolik proklínaný oxid uhličitý. V minulosti už uvolňovaný metan možná výrazně zasáhl do vývoje světové teploty. Podle jedné teorie by byl konec dob ledových pouze dočasný a Země by se vrátila zpět do chladného stavu, kdyby se mezitím v jihovýchodní Asii nezačala masově pěstovat rýže. Zavodněná rýžová pole jsou velkým zdrojem metanu i dnes. O tom, jak složitě až paradoxně je provázáno světové klima, svědčí i to, že kyselé deště uvolňování metanu z rýžovišť naopak snižují, „čisté technologie“ typu odsiřování proto v tomto ohledu přispívají ke globálnímu oteplování.
Každopádně v případě rozsáhlého tání permafrostu by se do ovzduší mohlo uvolnit velké množství metanu, což by znamenalo kladnou zpětnou vazbu a přispělo by to k dalšímu skokovému nárůstu teploty. To je třeba vzít v úvahu. Zmenšování plochy permafrostu bylo zatím vnímáno spíš jako možný přínos kvůli rozšíření orné půdy a zvýšení zemědělských výnosů. Za negativum se pokládalo ucpání severských veletoků bahnem, z toho vyplývající záplavy a ztráta splavnosti řek. Uvolnění metanu může být ale mnohem větším rizikem – což samozřejmě platí i pro jeho těžbu jak z permafrostu, tak z mořského dna. Před masovým nasazením bude technologie třeba patřičně doladit.
„Je nutné počítat s reálným rizikem, že vlivem zvýšení teploty (třeba vrtnou prací) nebo tím, že se hydrát dostane do kontaktu s vodou, celá těžená vrstva by mohla v krátké době uniknout do atmosféry. Nejde jen o to, že metan je skleníkový plyn, rizika jsou i jinde. Proces úniku metanu by mohl destabilizovat mořské dno a třeba i blízké části pobřeží, potenciálně může jeho únik vyvolat i vlny tsunami. Nehledě k tomu, že pokud vám metan uteče, tak ho už jaksi nevytěžíte… Počítá se nicméně s tím, že hydrát bude na povrch dopravován ve fluidním stavu velkokapacitními tubusy, protože klasická hlubinná těžba rozfáráním ložiska ani těžba povrchovými lomy prakticky nepřipadají v úvahu.“
Kdy se začne těžit?
Jaký je současný stav těžebních technologií? Probíhají už nějaké pokusy o komerční těžbu, ať už z věčně zmrzlé půdy nebo z mořského dna? V roce 2002 byly podniknuty experimenty v deltě kanadské řeky McKenzie, ty však byly zamýšleny jen jako test – metan se získával tak, že se do permafrostu pumpovala horká voda, přičemž náklady mnohokrát překonávaly výnosy. Indie již v roce 2006 avizovala, že zahájí komerční těžbu v r. 2010, ale to bylo podle Mikuláše od začátku vnímáno jako megalomanie.
Na špičce vývoje těchto technologií jsou Japonsko, USA, Čína a možná i již zmíněná Indie. S komerční těžbou se podle Mikuláše počítá ale nejdříve zhruba v roce 2018. Půjde o těžbu jak z ložisek pod permafrostem (Aljaška), tak pod mořským dnem (Mexický záliv, indické a čínské pobřeží).
Na závěr, nenajdeme nějaký metanový hydrát i v ČR? Není věčně zmrzlá půda třeba v Krkonoších? „V Krkonoších permafrost toho času není, a pokud např. v ‚malé době ledové‘ (ochlazení ve 14.–17. století) byl, pak jen příležitostný a na velmi malém území.“ Ani jiné varianty nejsou pro naši republiku nadějné. „Nějaké hydráty mohou i u nás být v horninách ve větších hloubkách, mohou pocházet z metanu uvolňovaného z hlubin Země. Ložisková významnost je ale skoro vyloučena, samotný výzkum by byl nesmírně drahý a byly by to nejspíš vyhozené peníze. I když je pravděpodobné, že by se při tom přišlo na spoustu jiných zajímavých věcí,“ dodává Mikuláš.
Vznik metanového ledu a ropa v Čechách
Metan je normálně ve vodě nerozpustný, kde se tedy hydrát metanu vlastně bere? Dejme opět slovo Radku Mikulášovi: „Plynný metan stoupá z hlubin litosféry (‚horninové‘ části Země). Buď z hlubin nevelkých, v podstatě často z oblastí již dávno známých těžbou ropy (tam jsou metan i ropa biogenního původu), nebo z exotických oblastí přímo v nitru Země. U nás v Čechách se před lety našla skupina geologů, kteří prohlašovali, že výrony metanu v našich českých dolech (například v uranových příbramských dolech) svědčí o tom, že hluboko – možná tři kilometry pod povrchem české krajiny – jsou obrovské zásoby ropy a metan uniká právě z nich.
Navrhovali Čechy až do těchto hloubek dostatečně provrtat. Skoro jistě by se ale žádná ropa nenašla a vrty by znamenaly vyhozené desítky miliard korun. Podle této indicie se nikdy nikde žádná ropa nenašla. Ale to jsem odbočil, zpět tedy k otázce. Hydrát metanu vzniká tehdy, když se plynný metan dostane do kontaktu s vodou za vysokých tlaků a nízkých teplot. Výsledná hmota je pak poměrně stabilní i za vyšších teplot a připomíná vodní led.“
PŘEDPLATNÉ
ČLÁNKY DO MAILU