ก๊าซ มีเทนไม่น่าตื่นเต้นมากนัก เป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และเป็นองค์ประกอบที่ง่ายที่สุดของชุดไฮโดรคาร์บอนของอัลเคน คำกล่าวอ้างที่โด่งดังที่สุดของมันคือในฐานะที่เป็นองค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติ มันมีประโยชน์ในฐานะแหล่งพลังงาน อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆนี้นักธรณีวิทยาได้ค้นพบมีเทนชนิดหนึ่งที่ทำให้สนใจ ส่วนหนึ่งของลักษณะที่ผิดปกติของมันคือวิธีที่มันดำรงอยู่ในสภาพธรรมชาติ ถูกขังอยู่ในกรงน้ำแข็ง ที่น่าสนใจยิ่งกว่าก็คือมีเทนที่เยือกแข็งนี้
ดูเหมือนถูกขังอยู่ในเปลือกโลกมากน้อยเพียงใด ประมาณการบางอย่างระบุว่ามีเทนมากถึง 700 ล้านลูกบาศก์ฟุต ถูกห่อหุ้มด้วยน้ำแข็งและติดอยู่ในตะกอนก้นทะเลทั่วโลก ซึ่งเป็นคาร์บอนมากเป็น 2 เท่า ของเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆของโลกรวมกัน การค้นพบมีเทนชนิดใหม่นี้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่ามีเทนไฮเดรตได้นำไปสู่คำถามสำคัญสองข้อ ประการแรกคือการปฏิบัติ มันจะเผาไหม้เหมือนก๊าซมีเทนธรรมดาหรือไม่ ปรากฏว่ามันจะถ้านำมีเทนไฮเดรตชิ้นหนึ่ง
ดูเหมือนหิมะที่อัดแน่น และแตะไม้ขีดที่จุดไฟ ตัวอย่างจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีแดง และถ้าเป็นกรณีนี้ ก็สามารถใช้เพื่อให้ความร้อนแก่บ้าน รถยนต์เชื้อเพลิง และประเทศที่ใช้พลังงานไฟฟ้าโดยทั่วไป เช่น ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา อินเดีย และจีน ข้อมูลล่าสุดชี้ให้เห็นว่าการสะสมมีเทนไฮเดรตของโลกเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ สามารถให้ก๊าซธรรมชาติเพียงพอต่อความต้องการพลังงานของอเมริกาเป็นเวลา 170,000 ปี คำถามที่สองคือส่วนหนึ่งของการพิจารณาด้านจริยธรรม
ในฐานะประชาคมโลกควรพยายามอย่างแรงกล้าที่จะพัฒนาพลังงานหมุนเวียนที่สะอาด ยอมรับหนึ่งในเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ทำให้มีปัญหาในตอนแรกหรือไม่ วิทยาศาสตร์ไม่สามารถตอบคำถามนั้นได้ อย่างไรก็ตาม สามารถเปิดเผยความท้าทายและความเสี่ยงที่ประเทศต่างๆเผชิญอยู่โดยหวังที่จะใช้ประโยชน์จากมีเทนไฮเดรต หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดคือการหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสกัดเชื้อเพลิงที่ถูกแช่แข็ง ที่น่าหนักใจยิ่งกว่าคือหายนะที่อาจเกิดขึ้น
ตั้งแต่ดินถล่มใต้น้ำขนาดใหญ่ไปจนถึงปรากฏการณ์เรือนกระจกที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำเหมืองมีเทน ไฟและน้ำแข็ง เคมีของมีเทนไฮเดรต เชื้อเพลิงแช่แข็งเป็นชื่อเรียกของกลุ่มสารที่รู้จักกันในชื่อแก๊สไฮเดรต ก๊าซ ที่เป็นปัญหาคือก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน เช่น มีเทน โพรเพน บิวเทน และเพนเทน ในจำนวนนี้ มีเทนเป็นส่วนประกอบที่พบได้บ่อยที่สุดและเป็นหนึ่งในสารประกอบที่มีการศึกษามากที่สุดในวิชาเคมี
ซึ่งเกิดจากการย่อยสลายของพืชและสัตว์โดยแบคทีเรีย มันก่อตัวขึ้นในกระบวนการที่ใช้ร่วมกันโดยเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมด ประการแรก พืชและสัตว์ทะเลตายและตกลงสู่ก้นทะเล ต่อจากนั้น โคลนและตะกอนก้นทะเลอื่นๆจะปกคลุมสิ่งมีชีวิตที่เน่าเปื่อย ตะกอนสร้างแรงกดดันอย่างมากต่ออินทรียวัตถุและเริ่มบีบอัด การบีบอัดนี้รวมกับอุณหภูมิสูงจะสลายพันธะคาร์บอนในสารอินทรีย์ เปลี่ยนเป็นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ โดยทั่วไป มีเทนนี้ ซึ่งนักธรณีวิทยาเรียกว่ามีเทนทั่วไป
จะอยู่ใต้พื้นผิวโลก คนงานต้องเจาะผ่านหินและตะกอนและเจาะเข้าไปในแหล่งมีเทนเพื่อปล่อยก๊าซ จากนั้นปั๊มขึ้นสู่ผิวน้ำ ขนส่งผ่านท่อทั่วประเทศ ก๊าซมีเทนยังสามารถก่อตัวขึ้นอย่างไม่เป็นทางการ หากตะกอนที่ก่อให้เกิดก๊าซมีเทนอยู่ลึกลงไปประมาณ 1,640 ฟุตใต้พื้นผิวมหาสมุทร อุณหภูมิที่ใกล้จุดเยือกแข็งและความกดอากาศสูงของสภาวะเหล่านี้ทำให้ก๊าซมีเทนถูกห่อหุ้มด้วยน้ำแข็ง มีเทนไม่สร้างพันธะทางเคมีกับน้ำ แต่โมเลกุลมีเทน ทรงสี่หน้า
แต่ละโมเลกุลจะอยู่ภายในเปลือกผลึกที่ทำจากน้ำแข็ง สารที่มีลักษณะเฉพาะนี้เรียกว่า มีเทนไฮเดรตและทันทีที่ถึงอุณหภูมิที่อุ่นขึ้น และความดันต่ำลงน้ำแข็งจะละลายหายไป เหลือมีเทนบริสุทธิ์ไว้เบื้องหลัง สารประกอบคลาเทรต มีเทนไฮเดรตเป็นคลาเทรต ซึ่งเป็นสารเคมีที่ประกอบด้วยสารประกอบชนิดหนึ่ง ที่ซ้อนอยู่ภายในสารอีกชนิดหนึ่ง คำนี้มาจากภาษาละตินแคลทราทัสแปลว่าแท่งหรือตาข่าย สารประกอบหนึ่งทำหน้าที่เป็นโฮสต์และอีกอันหนึ่งเป็นแขก
ในกรณีของมีเทนไฮเดรตน้ำเป็นโฮสต์และมีเทนเป็นแขก ด้วยเหตุนี้นักเคมีจึงเรียกคลาเทรตเป็นคอมเพล็กซ์โฮสต์-เกสต์ ประวัติของแก๊สไฮเดรตสามารถย้อนไปถึงฮัมฟรีย์ เดวี่ นักเคมีจากคอร์นวอลล์ ประเทศอังกฤษ ซึ่งระบุว่าคลอรีนเป็นองค์ประกอบในปี 1810 เดวีและผู้ช่วย ไมเคิล ฟาราเดย์ ยังคงทำงานกับคลอรีนตลอดช่วงต้นทศวรรษ 1800 โดยผสมก๊าซสีเขียวกับน้ำและทำให้ส่วนผสมเย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำ มีความเป็นไปได้สูงที่เดวี่
จะสังเกตเห็นของแข็งประหลาดที่เป็นผลให้อะตอมของคลอรีนถูกห่อหุ้มด้วยผลึกน้ำแข็ง แต่ฟาราเดย์ได้รับเครดิตอย่างเป็นทางการสำหรับการค้นพบนี้ ในปี พ.ศ. 2366 ฟาราเดย์ได้ออกรายงานเกี่ยวกับสารประหลาดดังกล่าวและเรียกมันว่าคลอรีนคลาเทรตไฮเดรต คลาเทรต ประเภทอื่นๆซึ่งแต่ละชนิดเกี่ยวข้องกับสารประกอบแขกที่ถูกขังอยู่ภายในโครงสร้างตาข่ายของโฮสต์ถูกค้นพบในไม่ช้า แต่ยังคงเป็นความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ
จากนั้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 คนงานเหมืองก๊าซธรรมชาติเริ่มบ่นว่าวัสดุคล้ายน้ำแข็งไปอุดตันท่อเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิที่เย็นจัด นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าสารนี้ไม่ใช่น้ำแข็งบริสุทธิ์ แต่เป็นน้ำแข็งที่ห่อหุ้มมีเทน ไม่เสียเวลาไปกับการหาวิธีป้องกันไม่ให้ไฮเดรตก่อตัวและหันไปใช้สารเคมีเป็นหลัก เช่น เมทานอลหรือโมโนเอทิลีนไกลคอล ตั้งแต่นั้นมา บริษัทเหมืองแร่ได้เพิ่มวัสดุเหล่านี้ลงในท่อส่งก๊าซธรรมชาติเพื่อยับยั้งการก่อตัวของไฮเดรต
ในปี 1960 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่ามีเทนไฮเดรตหรือ ก๊าซธรรมชาติที่เป็นของแข็ง อยู่ในแหล่งก๊าซเมโสยาคาทางตะวันตกของไซบีเรีย สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากไม่เคยพบแก๊สไฮเดรตที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติมาก่อน นักธรณีวิทยาและนักเคมีมาถึงแอ่งน้ำขนาดใหญ่ และเริ่มศึกษาสภาวะที่ไฮเดรตก่อตัวขึ้น พบว่าตะกอนใต้ชั้นดินเยือกแข็งนั้นอุดมไปด้วยไฮเดรต และเริ่มมองหาตะกอนที่คล้ายคลึงกัน ในภูมิภาคละติจูดสูงอื่นๆในไม่ช้า
นักวิจัยอีกทีมหนึ่งก็พบมีเทนไฮเดรต ในตะกอนที่ฝังลึกอยู่ใต้เนินทางเหนือของอลาสกา จากการค้นพบในช่วงแรกนี้ การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐ และห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติของกรมพลังงานได้ทำการวิจัยอย่างกว้างขวางระหว่างปี 1982 และ 1992 ซึ่งเผยให้เห็นว่าสามารถพบตะกอนมีเทนไฮเดรตในตะกอนนอกชายฝั่งได้เช่นกัน ทันใดนั้น สิ่งที่เคยเป็นความอยากรู้อยากเห็นและความรำคาญในโรงงานอุตสาหกรรม
ก็ดูเหมือนจะเป็นทรัพยากรที่สำคัญ ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 ญี่ปุ่นและอินเดียเป็นผู้นำในการวิจัยมีเทนไฮเดรต โดยมีเป้าหมายเพื่อค้นหาแหล่งสะสมเพิ่มเติมและพัฒนาวิธีการสกัดมีเทนที่ติดอยู่อย่างประหยัด นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบการสะสมของมีเทนไฮเดรตในสถานที่ต่างๆมากมาย รวมถึงบริเวณสามเหลี่ยมปากแม่น้ำแมคเคนซี่ ในแคนาดา และร่องน้ำนันไค นอกชายฝั่งของญี่ปุ่น
นานาสาระ >> การทานอาหาร โภชนาการการกีฬาเพิ่มมวลและเคล็ดลับในการใช้