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El secreto de la adsorción: ¿cómo el metano de los yacimientos de carbón almacena y libera metano?
El metano de los yacimientos de carbón no sólo es una fuente de energía interactiva, sino también un ejemplo importante del proceso de adsorción en la industria del petróleo y el gas.
El proceso de almacenamiento de metano en yacimientos de carbón utiliza la estructura porosa del carbón, y el metano se adsorbe en los pequeños poros del carbón en un estado cercano al líquido. Esto hace que el metano de lechos de carbón sea diferente del de arenisca tradicional o de otros depósitos de gas convencionales. Estas grietas abiertas en los poros, llamadas fisuras, también pueden contener gas libre o estar saturadas de agua.
El proceso de formación y la historia del metano de los yacimientos de carbónLa formación de metano en capas de carbón se debe principalmente al proceso de maduración térmica de la materia orgánica. A diferencia de las capas de carbón comunes que se rellenan con agua subterránea, el metano de las capas de carbón a menudo se genera por la fermentación de comunidades microbianas dentro de la capa de carbón. Esto significa que la existencia de metano en yacimientos de carbón está estrechamente relacionada con el inventario y la calidad del carbón, y las condiciones internas de las capas de carbón en diferentes regiones afectarán la generación y el almacenamiento de gas.
A finales de la década de 1970, la promoción del metano de yacimientos de carbón por parte del gobierno de Estados Unidos no sólo promovió la investigación en ese campo, sino que también estimuló el interés en el desarrollo comercial.
Propiedades de almacenamiento del metano en capas de carbón
El proceso de almacenamiento y liberación de metano de lechos de carbón involucra varias propiedades físicas, como la porosidad y la capacidad de adsorción. La estructura porosa de los yacimientos de metano de capas de carbón permite que las vetas de carbón se consideren acuíferos de doble porosidad, donde la porosidad de las fracturas afecta el comportamiento del flujo del gas, mientras que la porosidad de la matriz de carbón determina la cantidad de gas que se puede almacenar. En términos generales, la porosidad del almacenamiento de agua de metano en capas de carbón varía entre aproximadamente el 10% y el 20%, mientras que la porosidad de las fracturas está entre el 0,1% y el 1%.
Además, la capacidad de adsorción del yacimiento de carbón también es crucial. La capacidad depende de la calidad y el tipo de carbón. Si la veta de carbón es de calidad y grado superior, la capacidad de adsorción puede alcanzar de 100 a 800 pies cúbicos estándar de gas por tonelada de carbón.
Métodos de extracción de metano de capas de carbón
Los métodos de extracción de metano de yacimientos de carbón generalmente implican la perforación de pozos en vetas de carbón, un proceso que puede llegar a alcanzar entre 100 y 1.500 metros bajo tierra. A medida que la presión en la veta de carbón disminuye, el gas y el agua producida suben a la superficie a través de tuberías. El tratamiento del agua producida depende principalmente de su composición química, que puede contener sólidos disueltos como hidróxido de sodio y cloruro de sodio. El gas generado puede enviarse a una estación de compresión y transportarse a un gasoducto natural.Debido a que el metano de lecho de carbón emite menores emisiones de gases de efecto invernadero durante su proceso de combustión en comparación con el carbón, se ha convertido en una fuente de energía limpia que está ganando atención gradualmente.
Impactos y desafíos ambientales
La explotación y el uso del metano de los yacimientos de carbón no están exentos de impacto ambiental, y no se puede ignorar el impacto del metano liberado sobre el calentamiento global. Diversos estudios han demostrado que el efecto invernadero del metano es mucho mayor que el del dióxido de carbono, por lo que una gestión eficaz del gas durante el proceso de minería es crucial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Además, la calidad del agua producida durante el proceso de producción también ha sido motivo de preocupación, ya que contiene una gran cantidad de sal y metales pesados. Las distintas regiones necesitan explorar métodos apropiados para abordar estos subproductos y así proteger los recursos hídricos locales.
Áreas de producción mundial de metano en yacimientos de carbón
En la actualidad, las principales zonas de producción de metano de capas de carbón incluyen Estados Unidos, Australia y Canadá. Con el avance de la tecnología, muchos países como India y Kazajstán también han comenzado a investigar y desarrollar el potencial del metano de los yacimientos de carbón. Según datos recientes, la producción anual de metano de las vetas de carbón en los Estados Unidos todavía representa el 3,6% de la producción total de gas, mientras que Australia y Canadá también informaron un crecimiento estable de la producción.
Ante el aumento de la demanda mundial de energía, el potencial de mercado y la sostenibilidad del desarrollo del metano de capas de carbón aún merecen nuestra profunda consideración. Por lo tanto, cómo equilibrar el impacto ambiental mientras se expande el uso del metano de capas de carbón debería convertirse en una cuestión importante para los gobiernos y las empresas energéticas.
