Thursday, February 10, 2005

Băng cháy - Methane đáy biển?

Băng cháy - năng lượng lý tưởng của tương lai



Đốt thử băng cháy.

20 năm gần đây, các nhà khoa học dồn sức tìm tòi những nguồn năng lượng mới, với tiêu chí phải có hiệu suất cao và sạch để thay thế cho nguồn năng lượng truyền thống đang nhanh chóng cạn kiệt. Một trong các hướng được xem lý tưởng nhất là băng cháy.

Băng cháy là gì?

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 nó tiềm tàng lớn tới mức nào (gấp 2-5 lần năng lượng của khí thiên nhiên), lại sạch, không gây ô nhiễm môi trường.

Không phải tất cả Gas Hydrate đều có màu trắng; Băng cháy ở đáy biển Mexicô có màu vàng, màu nâu, thậm chí có cả màu đỏ; còn ở đáy Đại Tây Dương và cao nguyên Black-Bahama lại có màu xám hay xanh da trời, có lẽ do ảnh hưởng của tạp chất trong các địa tầng.

Người ta đã tìm thấy băng cháy ở nhiều đáy biển khắp các đại dương thế giới, và cả ở những vùng băng tuyết phủ quanh năm (như Siberi của Nga) với trữ lượng đủ cung cấp cho toàn thế giới trong hàng trăm năm. Nói chung ở các đáy biển sâu hơn 300 m có nguồn methane hình thành từ xác sinh vật biển trầm tích, và nhiệt độ thấp (dưới 0o C) là có thể có thứ chất cháy này. Theo dự báo của các nhà khoa học, nguồn băng cháy ở đáy các đại dương lớn gấp khoảng 100 lần so với ở trên lục địa. Với những nơi đã thăm dò được, hàm lượng carbon trong chúng nhiều gấp hai lần tổng hàm lượng carbon trong mọi loại nhiên liệu hoá thạch đã biết được tới ngày nay (bao gồm than, dầu mỏ, khí thiên nhiên).

Hiện tại, Trung Quốc đã lập cơ cấu nghiên cứu, đào tạo cán bộ cho việc sử dung băng cháy. Nga đã khai thác mỏ băng cháy ở Siberi từ năm 1965.

Làm thế nào để khai thác và sử dụng băng cháy?

Người ta cho rằng băng cháy có thể là nguyên nhân gây sự cố cho tàu thuyền trên biển và máy bay bay trên không trung, bởi khối lượng lớn methane sinh ra khi nó phân giải làm giảm mật độ nước biển, giảm mật độ không khí, từ đó giảm lực nổi, lực nâng khiến tàu thuyền bị chìm, máy bay bị hẫng, rơi xuống.

Vì những lý do trên, việc khai thác và sử dụng băng cháy sao cho an toàn, hiệu quả đang là vấn đề đau đầu của các nhà khoa học, chẳng khác gì việc chế ngự năng lượng hạt nhân. Nếu không khống chế tốt thì methane và dioxit carbon tạo ra khi băng cháy phân huỷ lại là nguồn thúc đẩy hiệu ứng nhà kính ghê gớm. Khó khăn nảy sinh ở đây là làm sao tạo được hệ thống đường ống dẫn và tập trung khí methane khi băng cháy phân hủy (bằng cách giảm áp là kinh tế nhất). Hiện tại, Nga đang khai thác mỏ chất này ở Siberi song vẫn theo cách thuyền thống như với khí thiên nhiên, nên kết quả còn hạn chế.

Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu cơ chế hình thành băng cháy và quy luật phân bố các mỏ, cùng cách khai thác, sử dụng có hiệu quả nhất nguồn năng lượng đầy triển vọng này.

Theo Tạp chí khoa học và Tổ quốc


Methane đáy biển - quả bom khí hậu nổ chậm?



Phân bố của methane đóng băng dưới đáy biển.

Đáy biển thế giới đang cất giấu một kho methane rắn khổng lồ, kém ổn định hơn nhiều so với chúng ta tưởng trước đây. Các nhà khoa học cho rằng 44.000 năm trước, một phần kho "bom" khí này đã đột ngột thoát lên bầu trời, gây nên đợt ấm lên của trái đất vào thời kỳ đó.

Tiến sĩ Kai-Uwe Hinrich, Viện hải dương học Woods Hole ở Massachusetts, Mỹ, và cộng sự đã nghiên cứu những sản phẩm phụ mà các vi khuẩn ăn methane cổ để lại trong trầm tích của hố Santa Barbara, ngoài khơi California. Họ phát hiện thấy có dấu vết chứng tỏ 44.000 năm trước, methane ở đáy biển (dưới dạng tinh thể băng, hay methane hydrate) đã giải phóng vào nước, trùng thời điểm với một đợt ấm lên chưa rõ nguyên nhân của khí hậu trái đất.

Methane là một loại khí nhà kính mạnh, có khả năng gây hiệu ứng ấm lên gấp 10 lần CO2. Do đó, các nhà nghiên cứu cho rằng có thể chính lượng methane khổng lồ bị giải phóng này (khoảng 90 triệu tấn, tương đương với gần 20% methane thải ra hàng năm từ tất cả các nguồn trên thế giới ngày nay, và bằng khoảng 1/3 phát thải từ hoạt động của con người) đã phần nào làm trái đất nóng lên như vậy.

Dưới đáy biển, methane hydrate được hình thành trong điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao, và chúng chỉ thoát lên khi có những kích thích mạnh, chẳng hạn trượt đất trên quy mô lớn, hay nước biển ấm lên làm tan băng. Theo ước tính của nhóm nghiên cứu, hiện dưới thềm các đại dương còn lưu trữ một lượng methane lớn gấp 3.000 lần lượng methane trong khí quyển, và nếu chúng bị giải phóng, thì sẽ gây ra hậu quả khó lường đối với khí hậu trái đất.

B.H. (theo ABC)