Метановите хидрати се състоят от молекули от въглеводород в кристалната решетка на водния лед. Те се образуват спонтанно навсякъде, където природния газ се смесва с вода при правилната комбинация от ниски температури и високо налягане. През 60-те големи области от метанови хидрати са открити под вечно замръзнали, богати на петрол региони в Сибир и Канада; могили от хидрати по-късно са се появили върху части от морското дъно там, където метанът се процежда. След това, през последните 20 години, геолози открили още по-големи натрупвания на метанови хидрати в образуванията от пясък и шисти под морското дъно.

Но политиците, занимаващи се с енергетика и корпорациите не могат повече да игнорират метанови хидрати: те представляват един от най-големите известни източници на природен газ в света.

Един милион трилиона кубически фута газ

Оценките какво количество метан е свързан с хидрати в световен мащаб варират значително, но са от порядъка на 1 милион трилиона кубически фута. По-голямата част е абсолютно недостижима, обяснява Рей Босуел, технологичен мениджър по метанови хидрати в Националната енергийна технологична лаборатория към американското министерство на енергетиката. Въпреки това, през 2010 г. той и Тимъти С. Колет, изследовател-геолог изчислиха, че дори и производителите на газ да се ограничат до най-подходящите за разработване пясъчни образувания, размерът на метан, възстановен от хидрати може да достигне около 10 000 трилиона кубически фута. Това количество е сравнимо с около 16 200 трилиона кубически фута, които присъстват в доклада на Енергийната инициатива на МТИ /Масачузетския технологичен институт/ "Бъдещето на природния газ 2010" като възстановими от всички останалите конвенционални източници в света.

За САЩ и други страни, които имат богати образувания на шисти или други местни възможности за природен газ, изкушението, наречено метанови хидрати, в момента не е непреодолимо. Но Япония, която внася около 95% от своите ресурси и плаща осем пъти повече енергия за промишлени цели отколкото САЩ, има много по-високи стимули. Страната активно търси начини да се възползва от изобилието на хидратиран метан в свои води, за щастието на нейната икономика и индустриална сигурност.

Голямото предизвикателство сега е как да се възползваме икономически изгодно и безопасно от това богатство на метан. На първо място учени и инженери смятат, че събирането и транспортирането на метанов хидрат може да изисква сложни системи за добиване и извличане на газови хидрати от дълбоки наноси, казва Босуел. Междувременно, еколози се страхуват, че нарушавайки ги, крехките хидратни образувания могат да причинят внезапно огромно изпускане на газ метан и засилване на парниковия ефект върху климата.

По-нататъшната работа е убедила изследователите, че рисковете от катастрофа са преувеличени и че не са необходими извънредни методи за производство. По-скоро метанът може да се добива от хидрати чрез сондиране и изпомпване, което не се различава от тези, използвани за работа при газовите находища.

Офшорни производствени тестове през 2012 г.

Засега техниката за извличане на метан от хидрати е тествана само в лабораторни условия и в кратки изпитания на терен: японски изследователски консорциум в продължение на шест дни през 2008 г. произведе на сушата около 460 000 кубически метра газ. Истинските тестове ще започнат през следващата година, когато Япония ще се заеме с първите офшорни производствени изпитания за хидрати в източната част на Напкай Тру.

Най-обещаващата в търговски план технология за момента е свързана с използване на понижаване на налягането: кладенец, прокопан в хидрата, ще изпомпва вода и газ извън образуванието; зоната с ниско налягане, което се създава по този начин, ще доведе до разграждане на хидратите, разположени в близост, на вода и метан, продължавайки потока. Според Колет, малки количества химически вещества могат да бъдат използвани в рамките на отвора, за да се предотврати повторното замразяване на хидратите по пътя към повърхността, но много малко от тези вещества биха достигнали околната среда, което ще сведе до минимум рисковете от замърсяване.

Освен това Колет твърди, че тъй като пясъчните хидрати, които ще се разработват, са запечатани на 1000 или повече метра под морското дъно, те биха се трансформирали естествено, подари условията на околната среда и лесно изпускане на метан би трябвало да е невъзможно (макар че той също така подчертава, че разработващите трябва текущо да наблюдават процесите). По-скоро по-реалистичен проблем е опасността от дестабилизиране на местното морско дъно в зоната на сондажа, тъй като хидратите са част от това, което го поддържа стабилно. Дори малки промени в морското дъно може да навредят на сондажите, създавайки скъпи проблеми на сондьорите и позволявайки изтичането на метан или други химикали.

Запазване на хидратните образувания стабилни е само едно от предимствата на една амбициозна алтернатива на описаната по-горе технология за добив при снижаване на налягането, което учените обмислят. При тази технология, за първи път използвана от южно корейски, японски и норвежки изследователи, не само ще се произведе метан, но и ще се отделят нежелани промишлени газове /CO₂/ далеч от атмосферата - двойна победа в настоящата борба срещу изменението на климата. Топъл въглероден двуокис под налягане (в т. нар. суперкритично състояние, което позволява той да има течна плътност и експанзивността на газ едновременно) ще бъде впръскван в метановите хидрати. Тогава молекулите на CO₂ ще могат да се вмъкват в ледените решетки, формирайки още по-стабилна форма на хидрата и освобождавайки метана, след което метанът ще се изпомпва на повърхността. Тъй като хидратният материал никога не се топи, местната геология би трябвало да остане непокътната.

От 10 до 15 години до производството

Клаус Уолман ръководи проекта за използване на въглероден двуокис, наречен "ЗАХАР", който е финансиран от германското правителство и се координира от Института за Морски науки в Лайбниц (IFM-GEOMAR). Въпреки че е ентусиазиран от възможностите, той признава един недостатък:  реакцията, която заменя въглеродния двуокис с метана в хидратите е дори по-бавна от снижаването на налягането, което означава, че производството на газ ще бъде бавно. "Въпросът е дали някога ще стане икономически изгодно", казва Уолман. Изследователи в "ЗАХАР" проучват дали използването на някои химикали, инжектирани заедно с въглеродния двуокис, могат да ускорят освобождаването на метан, но по този начин ще се добавят допълнителни разходи и потенциални рискове за околната среда.

Според Босуел, следващата година Министерството на енергетиката на САЩ и ConocoPhilips ще тестват инжектиране на въглероден двуокис на място в Северния склон на Аляска. Постигнато е принципно споразумение с ВР и други фирми за тестване на технологията с понижаване на налягането, въпреки че все още не е уточнено времето за това. (Уреждането на график за тестовете може да бъде трудно, защото ще се провеждат около активни петролни полета, където тестовете са скъпи). Германският проект "ЗАХАР" има за цел да се тестват технологии, базирани на въглероден двуокис, в района на петролни полета до 2015 година. Индия, Южна Корея, Норвегия и други страни също са силно заинтересовани от развитието на технологията.

Анализаторите са единодушни в заключенията, че ще са необходими от 10 до 15 години, за да стане използването на метанови хидрати при търговските доставки на природен газ значимо, въпреки че Япония вече обяви, че още през 2018 година възнамерява да започне пилотно производство. Но навременното развитие в крайна сметка може да зависи по-малко от благоприятната технология и геология, отколкото от благоприятна икономика и политика. Всяка политика, която може да засили бъдещото търсене на природен газ, като ограничаване на ядрената енергия или прагове на емисиите на парникови газове, може да мотивира индустрията да използва метановите хидрати по-скоро.