Methaanhydraat

Van Wikipedia

structuur van clathraat, brandend clathraat

Methaanhydraat, ook wel methaan-clathraat of methaanijs genoemd, is een vorm van waterijs dat binnen zijn kristalstructuur grote hoeveelheden methaan bevat, elk methaanmolecuul "gevangen" in een "kooi" van waterstofmoleculen, (een dergelijk intiem mengsel van water en methaan wordt ook wel een "clathraat" genoemd). Aanvankelijk vermoedden de geleerden dat een dergelijk mengsel van water en methaan alleen in de buitenste regionen van ons zonnestelsel zou kunnen worden aangetroffen, waar de temperaturen zeer laag zijn en waterijs overvloedig voorkomt. Sinds enkele jaren heeft men echter ontdekt dat er zeer grote hoeveelheden clathraat voorkomen in sedimenten op de bodem van de aardse oceanen.

Men neemt aan dat methaanhydraten gevormd worden doordat methaan uit diepe sedimentlagen langs geologische breuklijnen naar boven stroomt en in aanraking komt met naar beneden sijpelend koud zeewater.

Methaan-clathraten blijven stabiel bij temperaturen niet hoger dan 18 °C. De gemiddelde samenstelling van methaan- clathraat is 1 mol methaan op elke 5.75 mol water, maar dit kan enigszins variëren, al naar de omstandigheden. De dichtheid van het clathraat is ongeveer 0.9 g/cm³. Dat betekent dat 1 liter vast methaan-clathraat gemiddeld 168 liter gasvormig methaan kan bevatten (bij atmosferische druk en kamertemperatuur).

Methaan-clathraat vormt zich bij een druk van meer dan 50 bar en een temperatuur van minder dan 4 °C, omstandigheden die op de oceaanbodem meestal voorhanden zijn.

[bewerk] Economische toepassingen

De sedimentaire bestanden aan methaanhydraat bevatten naar schatting 2 tot 10 maal zoveel methaan als alle bekende aardgasreserves. Ze vormen dus een potentieel belangrijke toekomstige bron van fossiele brandstof. Op de meeste vindplaatsen zijn de bestanden echter te dun gespreid om een rendabele winning mogelijk te maken. Andere problemen bij commerciële winning zijn: de hoge kosten van de exploratie naar winbare bestanden en de ontwikkeling van technieken om op de zeebodem methaan te winnen uit de methaanhydraatafzettingen.

Methaanhydraat is een relatief compacte vorm om methaan op te slaan. De vorming van methaanhydraten kan worden bevorderd door zogenaamde promotormoleculen toe te voegen. Dit maakt het mogelijk bij relatief beperkte drukken methaanhydraten te maken om zo aardgas te transporteren.

[bewerk] Klimaatverandering

Methaan is een krachtig broeikasgas, 20 maal zo effectief per mol als kooldioxide. Het plotselinge vrijkomen van grote hoeveelheden methaan uit de clathraatafzettingen wordt wel verondersteld een oorzaak te zijn geweest van klimaatsveranderingen in het verleden. Er wordt wel gespeculeerd dat dergelijke gebeurtenissen de oorzaak kunnen zijn geweest van de Permo-Triassische uitstervingsgolf of van het temperatuursmaximum op de grens van Paleoceen en Eoceen.

[bewerk] Interplanetaire ruimte

Clathraten - of daarop gelijkende, bij zeer lage druk en zeer lage temperatuur gevormde mengsels van waterijs en methaan - zijn waarschijnlijk een belangrijk bestanddeel van komeetkoppen, de satellieten van Uranus en Neptunus en Pluto en de andere plutino's.