Druhy zemního plynu a jeho těžba

Víte, že neexistuje jen jeden druh zemního plynu? Podle čeho se dělí a jak vlastně dochází k jeho těžbě? Pojďme si uvedenou problematiku přiblížit.

Zemní plyn dělíme podle složení. Rozlišujeme suchý neboli chudý zemní plyn s vysokým procentem metanu a minimálním množstvím vyšších uhlovodíků, vlhký neboli bohatý zemní plyn s vyšším obsahem uhlovodíků, kyselý zemní plyn s vysokým obsahem sulfanu (odstraňuje se před dodání) a zemní plyn s vyšším obsahem inertů.

Zemní plyn také můžeme dělit podle energetického obsahu. Rozlišujeme plyn označený H a L. Zemní plyn označený H má nízký obsah nehořlavých složek. Zemní plyn označený L obsahuje významné množství dusíku a dalších inertních složek.

Těžba zemního plynu

Zemní plyn se nejčastěji nachází v pórovitých horninách. Naleziště jsou ohraničená vodou a nepropustnými vrstvami. Díky tomu, že je zemní plyn lehký, tak se nahromadil během tisíců let nad ropu či vodu.

Většina zásob zemního plynu se nachází ve hloubce kolem tří až osmi kilometrů. Jeho ložiska najdeme na pevnině i pod mořem.

Vytěžený zemní plyn se ještě dále čistí a upravuje podle toho, jaký druh zemního plynu byl vytěžený, tj. zbavování sulfanu a další drobné či větší úpravy.

Zemní plyn se často těží společně s ropou. V tom případě jde zpravidla o zemní plyn vlhký. Společně s těžbou uhlí se těží tzv. karbonský zemní plyn. Je vždy suchý.

Zásoby zemí plynu jsou cca 161 000 mld3. Výhodou zemního plynu je, že jeho zásoby na rozdíl od jiných paliv stoupá, a to přispívá ke snahám využívat plyn pro různé účely. Přispívají k tomu alternativní metody získávání zemního plynu. V České republice hojně diskutovaná metoda břidlicového ply­nu.

Druhy zemního plynu

Zemní plyn, jehož těžba je ekonomická a snadno dostupná, se považuje za „konvenční“. Konvenční plyn je zachycen v propustném materiálu pod nepropustnou horninou.

Zemní plyn, který se nachází v jiných geologických podmínkách, není vždy tak snadno a prakticky těžitelný. Tento plyn se nazývá „nekonvenční“. Neustále se vyvíjejí nové technologie a postupy, aby byl nekonvenční plyn dostupnější a ekonomicky výhodnější. Postupem času se plyn, který byl považován za „nekonvenční“, může stát konvenčním.

Bioplyn

Bioplyn je druh plynu, který vzniká při rozkladu organických látek bez přítomnosti kyslíku. Tento proces se nazývá anaerobní rozklad a probíhá na skládkách nebo tam, kde se rozkládá organický materiál, jako je živočišný odpad, odpadní vody nebo vedlejší průmyslové produkty.

Bioplyn je biologická hmota pocházející z rostlin nebo živočichů, kteří mohou být živí nebo neživí. Tento materiál, například lesní zbytky, lze spalovat a vytvářet tak obnovitelný zdroj energie.

Bioplyn obsahuje méně metanu než zemní plyn, ale může být rafinován a použit jako zdroj energie.

Hlubinný zemní plyn

Hlubinný zemní plyn je nekonvenční plyn. Zatímco většinu konvenčního plynu lze nalézt jen v hloubce několika tisíc metrů, hlubinný zemní plyn se nachází v ložiscích v hloubce nejméně 4 500 metrů pod povrchem Země.

Hlubinné vrty na zemní plyn nejsou vždy ekonomicky výhodné, ačkoli techniky jeho těžby byly vyvinuty a zdokonaleny.

Břidlicový plyn

Břidlicový plyn je dalším typem nekonvenčního ložiska. Břidlice je jemnozrnná sedimentární hornina, která se ve vodě nerozpadá. Někteří vědci tvrdí, že břidlice jsou tak nepropustné, že mramor je ve srovnání s nimi považován za „houbovitý“. Tlusté vrstvy této nepropustné horniny mohou mezi sebe „vložit“ vrstvu zemního plynu.

Břidlicový plyn je považován za nekonvenční zdroj kvůli náročným procesům, které jsou k jeho získání nutné: hydraulickému štěpení (známému také jako frakování) a horizontálním vrtům. Štěpení je postup, při kterém se hornina rozštěpí proudem vody pod vysokým tlakem a poté se „podepře“ drobnými zrnky písku, skla nebo oxidu křemičitého. To umožňuje plynu volněji vytékat z vrtu.

Horizontální vrtání je postup, při kterém se vrtá přímo do země a poté se vrtá bokem nebo rovnoběžně se zemským povrchem.

Těsný plyn

Těsný plyn je nekonvenční zemní plyn, který je uvězněn v podzemí v nepropustných horninách, a proto je jeho těžba velmi obtížná. Těžba plynu z „těsných“ horninových formací obvykle vyžaduje nákladné a náročné metody, jako je frakování a okyselování.

Okyselování je podobné štěpení. Do vrtu se vstřikuje kyselina (obvykle kyselina chlorovodíková). Kyselina rozpouští těsné horniny, které blokují tok plynu.

Uhelný metan

Uhelný metan je dalším typem nekonvenčního zemního plynu. Jak již název napovídá, uhelný metan se běžně vyskytuje v uhelných slojích, které se nacházejí pod zemí. V minulosti se při těžbě uhlí zemní plyn záměrně vypouštěl z dolu do atmosféry jako odpadní produkt.

Dnes se uhelný metan shromažďuje a je oblíbeným zdrojem energie.

Plyn v geotlakových zónách

Dalším zdrojem nekonvenčního zemního plynu jsou geotlakové zóny. Geotlakové zóny se nacházejí v hloubce 3 000-7 600 metrů pod zemským povrchem.

Tyto zóny vznikají, když se vrstvy jílu rychle hromadí a zhutňují na vrcholu materiálu, který je poréznější, například písku nebo bahna. Protože je zemní plyn vytlačován ze stlačeného jílu, ukládá se pod velmi vysokým tlakem do písku, bahna nebo jiného absorpčního materiálu pod ním.

Geotlakové zóny jsou velmi obtížně těžitelné, ale mohou obsahovat velmi vysoké množství zemního plynu. Ve Spojených státech bylo nejvíce geopresurních zón nalezeno v oblasti pobřeží Mexického zálivu.

Hydráty metanu

Hydráty metanu jsou dalším typem nekonvenčního zemního plynu. Hydráty metanu byly objeveny teprve nedávno v oceánských sedimentech a věčně zmrzlých oblastech Arktidy. Hydráty metanu vznikají při nízkých teplotách (kolem 0 °C) a vysokém tlaku. Při změně podmínek prostředí se hydráty metanu uvolňují do atmosféry.

V oceánských sedimentech vznikají hydráty metanu na kontinentálním svahu, když bakterie a další mikroorganismy klesají na dno oceánu a rozkládají se v bahně. Metan uvězněný v sedimentech má schopnost „tmelit“ uvolněné sedimenty na místě a udržovat stabilitu kontinentálního šelfu. Pokud se však voda oteplí, metan hydráty se rozpadají. To způsobuje podmořské sesuvy a uvolňuje se z nich zemní plyn.

V ekosystémech věčně zmrzlé půdy vznikají metanhydráty, když vodní plochy zmrznou a molekuly vody vytvoří kolem každé molekuly metanu individuální „klec“. Plyn uvězněný ve zmrzlé mřížce vody má mnohem vyšší hustotu, než by měl v plynném stavu. Jak ledové klece tají, metan uniká.

Globální oteplování, tedy současné období klimatických změn, má vliv na uvolňování hydrátů metanu jak z permafrostu, tak z vrstev oceánských sedimentů.

V hydrátech metanu je uloženo obrovské množství potenciální energie. Protože se však jedná o tak křehké geologické útvary – schopné rozpadu a narušení okolních environmentálních podmínek – jsou metody jejich těžby vyvíjeny s maximální opatrností.

Zemní plyn a životní prostředí

Zemní plyn je obvykle nutné před použitím zpracovat. Při těžbě může zemní plyn obsahovat řadu jiných prvků a sloučenin než metan. Ve vrtu zemního plynu může být přítomna voda, etan, butan, propan, pentany, sirovodík, oxid uhličitý, vodní pára a příležitostně také helium a dusík. Aby mohl být metan využit k výrobě energie, je zpracován a oddělen od ostatních složek. Plyn, který se používá k výrobě energie v našich domácnostech, je téměř čistý metan.

Stejně jako ostatní fosilní paliva lze i zemní plyn spalovat za účelem získání energie. Ve skutečnosti se jedná o nejčistší palivo, což znamená, že uvolňuje jen velmi málo vedlejších produktů.

Při spalování fosilních paliv se mohou uvolňovat (nebo emitovat) různé prvky, sloučeniny a pevné částice. Uhlí a ropa jsou fosilní paliva s velmi složitými molekulárními útvary a obsahují velké množství uhlíku, dusíku a síry. Při jejich spalování se uvolňuje vysoké množství škodlivých emisí, včetně oxidů dusíku, oxidu siřičitého a částic, které se dostávají do atmosféry a přispívají ke znečištění ovzduší.

Naproti tomu metan v zemním plynu má jednoduché molekulární složení: CH4. Při jeho spalování se uvolňuje pouze oxid uhličitý a vodní pára. Lidé při dýchání vydechují stejné dvě složky.

Oxid uhličitý a vodní pára se spolu s dalšími plyny, jako je ozón a oxid dusný, označují jako skleníkové plyny. Rostoucí množství skleníkových plynů v atmosféře souvisí s globálním oteplováním a může mít katastrofální důsledky pro životní prostředí.

Přestože spalování zemního plynu stále způsobuje emise skleníkových plynů, vypouští téměř o 30 % méně CO2 než ropa a o 45 % méně CO2 než uhlí.