رویای گاز آزاد

ترجمه‌ی احسان سنایی

زغال سنگ؟ خیلی کثیف است. انرژی هسته‌ای؟ گران و بحث‌برانگیز. انرژی‌های تجدیدپذیر؟ غیرقابل پیش‌بینی‌اند. برای تأمین نیازمان به انرژی و قطع نشر کربن، نیازمند منبعی وافر از نوعی انرژی پاک و ارزانیم که صبح و شام و در هر آب‌وهوایی بتوان استحصال‌اش کرد. ما خوش‌شانسیم؛ چون گاز طبیعی، چنین منبعی‌ست.

فراوانی‌اش آشکار و برجسته‌ترین ترکیب‌اش، متان؛ پارک‌ترین سوخت فسیلی. پس استفاده از گاز به‌جای زغال سنگ در تولید برق، می‌تواند که نشر گازهای گلخانه‌ای را به نصف نیروگاه‌های معمول امروز، کاهش دهد. ولی یک لحظه صبر کنید؛ اندوخته‌ی گاز زمین هم مثل نفت‌اش اینقدر سریع اتمام می‌یابد و آیا اغلب این منابع، زیر پوست کشورهایی نیست که شاید نخواهند اندوخته‌ی خود را با دیگر جهانیان تقسیم کنند؟

عملیات حفاری چاه گاز – توآندا؛ پنسیلوانیا / عکس از Tim Shaffer / Reuters

در سال ۲۰۰۶ میلادی بود که روسیه طی بحرانی سیاسی در اروپا، صادرات گازش را به اوکراین متوقف نمود و به‌ناگاه، گاز هم به جمع دیگر سوخت‌های پردردسر فسیلی پیوست. هرچند این به چهار سال پیش برمی‌گردد؛ اما همه‌چیز در مسیر دگرگونی‌ست. ظهور فناوری‌های نو در استخراج گاز از رسوبات فسیلی آزاد از قید سیاست‌های مصرفی (که به گاز آزاد معروف شده‌اند)، بدین‌معناست که کشورهایی در آمریکا، آسیا و اروپای غربی که تا پیش از این، فقر گاز گریبان‌شان را می‌گرفت؛ حال می‌توانند با احتساب نرخ کنونی مصرف، تا یکصد سال آینده از گاز ارزان بهره برند.

گاز طبیعی، مایل به تجمع در زیر سنگ خارای نشت‌ناپذیر، ماسه‌سنگ‌ محتوی رگه‌های زغال سنگ و یا رسوبات رُسی‌ست که همین آخرین مورد، امیدبخش‌ترین گزینه برای تولیدکنندگان گاز است. از دید Vello Kuuskraa، سرپرست مؤسسه‌ی مشاوره‌ی صنعتی «ذخایر نوین بین‌الملل» در واشنگتن؛ گاز آزاد، «عاملی بالقوه در دگرگون‌سازی چشم‌انداز بلندمدت گاز طبیعی به شکلی چشمگیر است».

مصرف گاز جهان، هرساله قریب به ۳ تریلیون متر مکعب است و به اذعان اتحادیه‌ی اروپا، ذخایر معمولی و متعارفی که تاکنون به ثبت رسیده‌اند، تا سال ۲۰۶۸ به اتمام خواهند رسید. ذخایر عیرمتعارف از سویی قادر به تأمین گاز تا ۶۰ سال بعدش بر حسب نرخ کنونی مصرف خواهند بود.

بر اساس پژوهشی در اواخر دهه‌ی ۹۰ میلادی توسط دکتر «هنس‌هولگر راگنر» از دانشگاه ویکتوریای بریتیش کلمبیا در کانادا، تا ۹۰۰ تریلیون متر مکعب ذخیره‌ی گاز آزاد می‌تواند در جهان وجود داشته باشد که نیمی از آن را گاز موجود در رسوبات رُسی (موسوم به گاز شیل) شکل داده است. از این بین حتی طبق برآورد سازمان جهانی انرژی، ۱۸۰ تریلیون متر مکعب هم قابل بازیابی‌ست.

در ایالات متحده چندین دهه است که تولید گاز شیل در مقیاس ریز صورت می‌پذیرد. مشکل این نوع از گاز، بر خلاف گاز متعارف، عدم جاگیری‌اش در بسته‌های مجزای زیرزمینی‌ست که فراوری‌اش را اینچنین دشوار کرده است. به‌علاوه، گاز شیل به خودی خود نشت‌پذیر نیست؛ پس ایجاد شکاف‌های گوناگون در پوشش رسی، به‌منظور تراوش‌اش به مجرای چاه‌های اصلی ضروری‌ست.

تأسیسات تفکیک گاز از نفت GOSP2 در عربستان سعودی. گازهای پس‌مانده‌ای که نمی‌توان به پالایشگاه‌ فرستاد را بر فراز برجک‌هایی ویژه می‌سوزانند / عکس از George Steinmetz

خوشبختانه طی ده سال گذشته، حفر چاه‌های افقی و فناوری‌های سنگ‌شکن هیدرولیک، راه استخراج این نوع از گاز را ساده‌تر کرده است و در نتیجه حوزه‌های عظیم گازی همانند حوزه‌ی رسیِ بارنت در مجاورت «فورت وورث» تگزاس ایجاد شده‌اند. در نتیجه انتظار می‌رود که تولید گاز شیل ایالات متحده طی سال جاری، به روزانه ۲۹۵ میلیون مترمکعب برسد که در قیاس با آمار روزانه ۳۱ میلیون مترمکعب در سال ۲۰۰۰؛ این پیشرفت چشمگیری‌ست.

تازه این شروع کار است. طبق برآورد وزارت انرژی ایالات متحده، ذخایر گازی «مارچلوس شیل» که سرتاسر کرانه‌ی شرقی را در برگرفته‌اند، حاوی ۷ تریلیون مترمکعب از ذخایر گاز بازیافتنی‌ست. مقایسه‌ی این آمار در چشم‌اندازی نه‌چندان دراز، که مصرف گاز طبیعی ایالات متحده در سال ۲۰۰۸، در حدود ۶۲ میلیارد متر مکعب بوده؛ نشان می‌دهد که با این نرخ، چنین ذخیره‌ای برای دست‌کم یک قرن باقی‌ست. تا چندی پیش، ایالات متحده با احداث پایانه‌های عظیم دریافت گاز طبیعی مایع، درصدد کاهش عرضه‌ی گاز خانگی‌اش بود. Kuuskraa اما می‌گوید: «حال، استعداد ۱۰۰ سال گاز را داریم».

اگرچنانچه تجربه‌ی ایالات متحده در سرتاسر جهان اجرایی شود؛ چشم‌انداز انرژی می‌تواند که دگرگون شود. در حدود ۶۰ درصد از گاز ایالات متحده از منابع آزاد تأمین می‌شود که Kuuskraa در ادامه در این مورد می‌گوید: «این، منبع عمده‌ی تولید گاز ایالات متحده است، و تا ۱۰ سال آینده در کانادا خواهد بود و استعداد تحقق در دیگر نقاط جهان را در ۲۰ تا ۳۰ سال آینده دارد.

شرکت‌های برجسته‌ی نفت و گاز هم‌اکنون به گاز شیل دیگر نقاط جهان چشم دوخته‌اند که منابع عمده‌اش را استرالیا، چین، آفریقای جنوبی و خصوصاً اروپا دربرگرفته‌اند. این نوع از گاز هم‌اکنون در سوئد و «اکسون موبیل» آلمان در حال کاوش است و چندین شرکت دیگر هم لهستان را نشانه رفته‌اند.

«برایان هارسفیلد» از مرکز تحقیقات علوم زمین پوتسدام آلمان که سرپرستی ائتلافی از پژوهشگران و شرکت‌های نفتی که هم‌اکنون در حال مطالعه بر ذخیره‌های گاز شیل اروپا هستند را عهده‌دار است، می‌گوید: «در ایالات متحده، همه‌ی شرکت‌های بزرگ، چون‌که نمی‌فهمند اصلاحات ژرف فناوری شکست سنگ تا چه حد توان تغییر اوضاع را دارند؛ پا پس می‌کشند. آن‌ها تمایلی به تکرار همین اشتباه اروپا ندارند».

اروپا شاید که بر منبعی سنگین از بالغ بر ۱۵ تریلیون مترمکعب گاز شیل نشسته باشد. همه‌ی نشانه‌ها هم مثبت‌اند: به‌گفته‌ی هارسفیلد، حوزه‌ی شیل «آلوم» در سوئد و «پوسیدونیا» در شمال آلمان، هلند و جنوب انگلستان، اندکی مشابه با حوزه‌‌های شیل ایالات متحده است؛ با این تفاوت که گاز حوزه‌های اروپایی، عمدتاً رنگشان سیاه یا قهوه‌ای تیره است که این نشان از غنای ترکیبات آلی بازمانده از جانورانی می‌دهد که به‌هنگام ایجاد لایه‌های رسی در آن محیط گل‌آلود می‌زیسته‌اند و حال به گاز بدل گشته‌اند.

چنانچه این حوزه‌ها چون ظاهرشان، لبالب از گاز باشند؛ اقبال اکثریت کشورهای این قاره با استقلال از واردات گاز روسیه که هم‌اکنون تأمین‌کننده‌‌ی نیاز یک‌چهارم از کشورهای عضو اتحادیه‌ی اروپاست؛ رو به دگرگونی حواهد گذاشت. Kuuskraa می‌گوید: «سنگ‌های رسی، بزرگ‌ترین تک‌ساختارهای سنگی رسوبی در جهان‌اند. بسیاری نواحی از جهان که فاقد ذخائر گاز متعارف‌اند؛ از ذخایر رسی هنگفتی سرشارند».

خط لوله‌ی گاز – امارات متحده‌ی عربی / عکس از Adam Gault / Science Photo Library

با وجود پاکیزگی سوختی چون گاز شیل، اما نگرانی‌هایی‌ست مبنی بر اینکه فناوری‌های سنگ‌شکنی که در استخراج گاز استفاده می‌شوند؛ بر محیط زیر آب اثرات نامطلوبی داشته باشند. یک ترس از این است که ذخائر آب زیرزمینی می‌تواند آلوده به ترکیبات شیمیای به‌کاررفته در این عملیات شوند؛ هرچند پژوهشی در سال ۲۰۰۴ در ایالات متحده از سوی سازمان حفاظت از محیط زیست (EPA)، مدرکی را که نشان از آلودگی آب آشامیدنی با این ترکیبات شیمیایی دهد، تشخیص نداد. این سازمان تا سال ۲۰۱۲، پژوهشی دیگر بر تأثیرات احتمالی سنگ‌شکنی هیدرولیک طی استحصال گاز شیل بر محیط زیست منطقه را به اتمام خواهد رساند.

در این بین همچنین نگرانی‌ها از بابت میزان نشت آب‌های زیرزمینی در فرآیند سنگ‌شکنی، رو به فزونی‌ست. هارسفیلد در این‌باره می‌گوید: «در حفر هر چاه گاز شیل، ۴ میلیون گالن آب با ایجاد شکاف از بستر سنگی نشت می‌کند؛ پس باید هم که با هدررفت این میزان از آب، پرسش‌ها یکی‌یکی مطرح شوند». بخش صنعت، درصدد کاهش آثار سوء زیست‌محیطی حفر چاه‌های گاز شیل و سنگ‌شکنی‌های هیدرولیکی‌ست.

این اقدامات، شامل کنترل آب خارج‌شده از چاه به‌منظور استفاده در عملیات بعدی می‌باشد. طبق اعلام شرکت نفتی «هالیبرتون» در هوستون تگزاس، آب‌ بازیافتی، در حدود ۷۰ درصد از آب مصرفی فرآیند حفر چاه‌های گاز شیل این شرکت در ایالات متحده را تشکیل می‌دهد. بسیاری از حوزه‌های گازی شیل، در مجاورت تأسیسات فرآوری گاز متعارف واقع‌اند و این، امکان تصرف، تصفیه و استفاده از آب تولیدی این کارخانجات در فرآیند شکست سنگ را برای‌شان فراهم می‌آورد.

دیگر نگرانی مطر‌ح‌گشته، استفاده از باکتری‌کُش‌ها طی حفاری‌ست که عده‌ای، هراس از نشت‌شان به حوزه‌های آب زیرزمینی دارند. برخی ترکیبات شیمیایی، به‌منظور بهبود عملیات شکست سنگ و تبدیل بافت آب آن حوزه به حالتی ژل‌مانند، به آب افزوده می‌شوند؛ اما باکتری‌ها از وقوع واکنش‌های لازم ممانعت می‌کنند. البته می‌توان که به‌جای استفاده از باکتری‌کش‌ها به‌منظور تخلیه‌ی منطقه از این مزاحمان ریز، از پالایه‌های پرقدرت فراصوت، یا ترکیبات کم‌خطرتر شیمیایی بهره جُست.

تا بدینجا به برخی مزایای بی‌واسطه‌ی گاز طبیعی بر زغال سنگ و دیگر سوخت‌های فسیلی اشاره شد. سوزاندن گاز طبیعی، در قیاس با زغال سنگ‌ به‌مراتب اکسید‌های نیتروژن و دی‌اکسید گوگرد کمتری ایجاد می‌کند. به‌علاوه حضور کربن در پس‌ماندهای گاز، نصف زغال سنگ است؛ عاملی چنان مؤثر که طبق گزارش وزارت انرژی و دگرگونی‌های اقلیمی انگلستان، با رشد تأسیسات گازی تولید برق این کشور از ۰.۵ درصد در سال ۱۹۹۰ به ۴۵ درصد در سال ۲۰۰۸؛ انتشار کربن به‌میزان ۲۶ درصد کاهش داشته است.

بدون شک این کاهش، با دفاع از آرای حامیان مصرف گاز همچنان ادامه خواهد داشت. این افراد، خواهان ایجاد فناوری ضبط و انبار کربن (CSS) برای نیروگاه‌های برق گازی‌اند. تا بدینجا اغلب بودجه‌ی دولت برای نمایش تجربی نیروگاه‌های CSS در نیروگاه‌های برق زغال سنگی مصرف شده است؛ اما انگار که تغییری در حال وقوع است: به‌گفته‌ی «جان دیویسون» از برنامه‌ی پژوهشی گازهای گلخانه‌ای، وابسته به آژانس بین‌المللی انرژی، نیروگاه‌های انگلستان در حال پیاده‌سازی برنامه‌ای برای اجرای تجربی نیروگاه‌های گازی‌اند.

به‌گفته‌ی دیوسیون، از جذاب‌ترین خصیصه‌های این نوع از نیروگاه‌ها، ضبط کربن، پیش از آغاز عملیات احتراق گاز است. گاز طبیعی ابتدائاً در دمای بالا و با حضور یک کاتالیست حاوی نیکل، با بخار واکنش می‌دهد تا مونواکسید کربن و هیدروژن تولید شود. پس از آن، گاز تولیدی با فشار در یک حلّال آلکانولامینی گذر داده می‌شود که طی آن، دی‌اکسید کربن به دام می‌افتد و هیدروژن تولیدی، در نیروگاهِ اندک‌اصلاح‌شده‌ای به‌منظور ایجاد برق، می‌سوزد.

از آنجاکه فشار گاز خروجی از چاه، از لوله‌های حامل گاز نیروگاه بیشتر است و همین نیروی اضافی به رد مخلوط گاز از میان حلال آلکانولامینی کمک می‌کند؛ این مرحله اساساً انرژی مورد نیاز در فرآیند ضبط کربن را کاهش می‌دهد. فرآیند ضبط پیش از احتراق CO2، به نیروگاه‌های گازی برق اجازه می‌دهد تا عملکرد منعطفی داشته باشند. چنین نیروگاهی می‌تواند جریانی یکنواخت از گاز طبیعی را دریافت کرده و به هیدروژن بدل کند؛ که از آن پس آن را می‌توان انبار کرد و به‌گاه نیاز، به مجرای پرّه‌های عظیم‌اش سپرد تا برق ایجاد شود.

دیویسون می‌گوید: «وقتی‌که سوخت بالنسبه نامنعطف هسته‌ای یا انرژی‌های بی‌ثبات تجدیدپذیر را در تولید برق به می‌گیرید؛ نیروگاه‌های سوخت فسیلی بایستی‌که برای کسب گوی سبقت انعطاف بیشتری یابند». به‌علاوه، هیدروژنی که در فرآیند تولید برق کاربردی ندارد را می‌توان به‌عنوان سوخت خودروها و دیگر وسایل نقلیه به‌کار بست. این را «پل هرست»؛ مدیر فنی بخش نیروی هیدروژنی شرکت BP می‌گوید. شرکت وی به‌همراه شرکت انرژی‌های جایگزین «مصدر» در امارات متحده‌ی عربی؛ مشترکاً طرح احداث نیروگاهی هیدروژنی/CSS را در ابوظبی در ذهن می‌پرورانند که احتمالاً عملیات ساخت‌اش در ۲۰۱۵ آغاز شود. وی می‌گوید: «ما این [برنامه] را راهی برای پیشبرد حرکت به سمت اقتصاد هیدروژن‌محور می‌بینیم».

اگرچنانچه فناوری CSS به نحوه‌ی استانداردش بر همه‌ی نیروگاه‌های برق گازی مستقر شود؛ و اگر که ما بتوانیم راهی را برای تقلیل مصرف آب و استعداد آلودگی زیست‌محیطی بیابیم، گاز طبیعی برایمان انرژی پاکی را تا چندین دهه‌ی آتی به ارمغان خواهد داشت.

منبع