Language
Country/Area
No result found
سر الامتصاص: كيف يقوم الميثان الموجود في طبقات الفحم بتخزين وإطلاق الميثان؟
يعتبر غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم (CBM) غازًا طبيعيًا مشتقًا من طبقات الفحم، وهو يختلف عن موارد الغاز الطبيعي التقليدية. مع ارتفاع الطلب على الطاقة، وخاصة في الولايات المتحدة وكندا وأستراليا، أصبح غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم مصدرا مهما للطاقة. الميزة الخاصة لهذا المصدر للطاقة هي أن الميثان يتم تخزينه في طبقة الفحم في شكل امتزاز بدلاً من التدفق مباشرة في شكل غاز.
لا يعد غاز الميثان المستخرج من الفحم مصدرًا تفاعليًا للطاقة فحسب، بل يعد أيضًا مثالًا مهمًا لعملية الامتصاص في صناعة النفط والغاز.
تعتمد عملية تخزين غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم على البنية المسامية للفحم، حيث يتم امتصاص غاز الميثان في المسام الصغيرة للفحم في حالة قريبة من السائل. وهذا ما يجعل غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم مختلفًا عن الحجر الرملي التقليدي أو غيره من خزانات الغاز التقليدية. وقد تحتوي هذه الشقوق المفتوحة في المسام، والتي تسمى الشقوق، أيضًا على غاز حر أو تكون مشبعة بالماء.
عملية تكوين وتاريخ غاز الميثان في طبقات الفحم
يعود تكوين غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم بشكل أساسي إلى عملية النضج الحراري للمادة العضوية. على عكس طبقات الفحم الشائعة التي يتم إعادة ملئها بالمياه الجوفية، فإن غاز الميثان في طبقات الفحم غالبًا ما يتم توليده عن طريق تخمير المجتمعات الميكروبية داخل طبقة الفحم. وهذا يعني أن وجود غاز الميثان في طبقات الفحم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمخزون الفحم ونوعيته، وأن الظروف الداخلية لطبقات الفحم في مناطق مختلفة سوف تؤثر على توليد وتخزين الغاز.
في أواخر سبعينيات القرن العشرين، لم يؤد ترويج حكومة الولايات المتحدة لميثان الفحم إلى تعزيز الأبحاث في هذا المجال فحسب، بل أدى أيضاً إلى تحفيز الاهتمام بالتطوير التجاري.
خصائص تخزين غاز الميثان في طبقات الفحم
تتضمن عملية تخزين وإطلاق غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم خصائص فيزيائية مختلفة، مثل المسامية والقدرة على الامتصاص. يسمح الهيكل المسامي لخزانات الميثان في طبقات الفحم بالنظر إلى طبقات الفحم باعتبارها طبقات مياه جوفية ذات مسامية مزدوجة، حيث تؤثر مسامية الكسور على سلوك تدفق الغاز، في حين تحدد مسامية مصفوفة الفحم كمية الغاز التي يمكن تخزينها. وبشكل عام، تتراوح مسامية تخزين مياه الميثان في طبقات الفحم ما بين حوالي 10% إلى 20%، في حين تتراوح مسامية الكسور ما بين 0.1% إلى 1%.بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة الامتصاص لخزان الفحم لها أهمية بالغة أيضًا. تعتمد القدرة على جودة ونوع الفحم. إذا كانت طبقة الفحم من الدرجة والجودة العالية، يمكن أن تصل قدرة الامتصاص إلى 100 إلى 800 قدم مكعب قياسي من الغاز لكل طن من الفحم.
طرق استخلاص غاز الميثان من طبقات الفحم
تتضمن طرق استخراج غاز الميثان من طبقات الفحم عادة حفر الآبار في طبقات الفحم، وهي عملية يمكن أن تصل إلى عمق يتراوح بين 100 إلى 1500 متر تحت الأرض. ومع انخفاض الضغط في طبقة الفحم، يرتفع الغاز والماء المنتج إلى السطح عبر الأنابيب. تعتمد معالجة المياه المنتجة في المقام الأول على تركيبها الكيميائي، والذي قد يحتوي على مواد صلبة مذابة مثل هيدروكسيد الصوديوم وكلوريد الصوديوم. يمكن إرسال الغاز الناتج إلى محطة الضغط ونقله إلى خط أنابيب الغاز الطبيعي.بسبب انخفاض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري من غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم أثناء عملية احتراقه مقارنة بالفحم، فقد أصبح مصدرًا للطاقة النظيفة يكتسب الاهتمام تدريجيًا.
التأثيرات والتحديات البيئية
إن استغلال واستخدام غاز الميثان المتصاعد من الفحم ليس من دون تأثير بيئي، وخاصة أن تأثير غاز الميثان المنبعث على ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي لا يمكن تجاهله. وقد أظهرت دراسات مختلفة أن تأثير غاز الميثان في ظاهرة الاحتباس الحراري أكبر بكثير من تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون، ومن ثم فإن الإدارة الفعالة للغاز أثناء عملية التعدين أمر بالغ الأهمية للحد من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري.بالإضافة إلى ذلك، فإن جودة المياه المنتجة أثناء عملية الإنتاج أثارت القلق أيضًا، لأنها تحتوي على كمية كبيرة من الملح والمعادن الثقيلة. وتحتاج المناطق المختلفة إلى استكشاف الأساليب المناسبة للتعامل مع هذه المنتجات الثانوية لحماية موارد المياه المحلية.
مناطق إنتاج غاز الميثان من الفحم العالمية
في الوقت الحالي، تشمل مناطق الإنتاج الرئيسية لميثان الفحم الولايات المتحدة وأستراليا وكندا. مع تقدم التكنولوجيا، بدأت العديد من البلدان مثل الهند وكازاخستان أيضًا في البحث والتطوير بشأن إمكانات غاز الميثان المستخرج من الفحم. وبحسب بيانات حديثة، لا يزال إنتاج غاز الميثان السنوي من طبقات الفحم في الولايات المتحدة يشكل 3.6% من إجمالي إنتاج الغاز، في حين أفادت أستراليا وكندا أيضاً بنمو مستقر في الإنتاج.
في مواجهة الزيادة في الطلب العالمي على الطاقة، فإن إمكانات السوق واستدامة تطوير غاز الميثان المستخرج من الفحم لا تزال تستحق اهتمامنا المتعمق. ومن ثم، فإن كيفية تحقيق التوازن بين الأثر البيئي مع توسيع نطاق استخدام غاز الميثان المتصاعد من الفحم ينبغي أن تصبح قضية مهمة بالنسبة للحكومات وشركات الطاقة.
