تجربة يابانية تستخرج النار من الجليد

أنعش الميثان المتدفِّق من قاع البحر آمالَ اليابان بإمكانية تأمين مصدر وفير للطاقة. وقد تمكّن هذا المشروع التجريبي ـ الذي يجري على بعد 80 كيلومترًا قبالة سواحل البلاد ـ من إنتاج عشرات آلاف الأمتار المكعّبة من الغاز، وحزمًا من البيانات المفيدة، قبل أن يُسبٍّب انسداد مضخّة نهاية المشروع بشكل مفاجئ في مارس الماضي.

ويُعتقد أن مستودعات هيدرات الميثان ـ ترسبات جليدية تضمّ جُزيئات الميثان المحتجزة في شبيكات مائية ـ تختزن من الطاقة ما يفوق المُختَزَن بكافة أشكال الوقود الأحفوري الأخرى معًا. المشكلة هي استخراج الميثان اقتصاديًّا من مستودعاته الواقعة تحت الجليد الدائم بالقطب الشمالي ورواسب قاع البحر. ويأمل بعض العلماء وصناع السياسات في اليابان ـ الفقيرة في الطاقة، والغنية بسواحلها ـ في أنْ تصبح هذه المستودعات جزءًا أساسيًّا من خريطة الطاقة في البلاد.

كان المهندسون قد حققوا نجاحًا محدودًا في استخراج غاز الميثان من تحت إقليم التُندرا بشمال كندا، لكن الاستفادة من الودائع البحرية الأكثر غنى تمثّل عدة تحديات، منها أن النفط والغاز الطبيعي يوجدان في المكامن العميقة، إلا أن هيدرات الميثان توجد في أول بضع مئات من الأمتار تحت قاع البحر، حيث تكون الرواسب سائبة، غير مترابطة؛ مما يجعل الآبار غير ثابتة، وعرضة لخطر الانسداد بالرمال.

احتراق الميثان على المنصة البحرية، بعد أن استخرجه فريق ياباني من مستودعاته الجليدية قبالة الشاطئ.

أُجريت هذه التجربة ـ التي تديرها شركة حكومية «الشركة الوطنية اليابانية للنفط والغاز والمعادن»، JOGMEC، ومقرها طوكيو ـ بمياه عمقها كيلومتر واحد، حيث قامت سفينة الحفر للبحوث «تشيكيو» Chikyu بالحفر خلال 270 مترًا من الرواسب؛ لتصل إلى مستودع لهيدرات الميثان، سُمْكه 60 مترًا. وفي 12 مارس، خفّضت مضخّة ضغط المستودع، مُطْلِقةً الغاز من قفصه الجليدي. بدأ الغاز في التدفق من قاع البحر إلى منصة على متن السفينة، مُطْلِقًا كرة لهب مُسْتعِرة. يقول كوجي ياماموتو، مدير المشروع: «قد يجعلك كوني يابانيًّا، تظنُّ أننا كنا نطلق «صرخة الموت»، أو شيئًا من هذا القبيل». ويضيف قائلًا إنه كان مشغولاً جدًّا بالتحديق في ما يُعرَض من بيانات حاسمة تبيِّن درجة الضغط في قاع البئر، ومعدّل تدفّق الغاز الوارد وتكوينه.

والسؤال المهم الآن، وهو ركيزة الأمل التي تعتمد عليها الطاقة اليابانية، هو: هل بوسع المهندسين الحِفاظ على استمرارية التدفّق؟. لقد نجحوا في ذلك بعض الوقت. فقد تدفّق غاز الميثان بسلاسة لمدة ستة أيام، بمعدّل متزايد مع انخفاض الضغط، وكانت الحصيلة استخراج ما معدّله 20,000 متر مكعّب يوميًّا ـ وهو ما فاق توقعّات ياماموتو ـ وأكثر من عشرة أضعاف ما أنتجته بئر حُفِرَت بمنطقة الجليد الدائم الكندية في عام 2008 بالطريقة نفسها لتخفيض الضغط.

يقول سكوت دَلّيمور، عالم الأرض بمركز كندا للمسح الجيولوجي ـ مقرّه سيدني، كولومبيا البريطانية، كندا ـ الذي عمل بالمشروع الكندي مع JOGMEC، دون الانخراط في التجربة البحرية اليابانية: إنه «تقدُّم مثير للانتباه. لقد كان التحدّي الهندسي (بإجراء التجربة بنجاح في بيئة بحرية) أمرًا لا يستهان به. وكانت معدلات التدفّق أيضًا مشجِّعة للغاية».

ويقول ريه بوزويل، مدير شؤون التقنية لبرنامج هيدرات الميثان بمختبر تكنولوجيا الطاقة الوطني، بمورجَنتاون، ويست فرجينيا، التابع لوزارة الطاقة الأمريكية: «تُظْهِر التجربة اليابانية أن ما تعلمناه في القطب الشمالي يمكن نقله إلى البيئة البحرية، حيث الموارد الأكثر أهمية». ومن واقع خبرته في استخراج غاز الميثان من الهيدرات في ألاسكا، تعيَّنَ على الفريق التغلّب على عقبات كبيرة، إذ يقول: «إن الرواسب السائبة المتحركة، والأحوال الجوية التي لا يمكن التنبؤ بها، وحقيقة أنّ غاز الميثان يسبب انخفاض حرارة محيطه لدى تحرُّره من معقله الجليدي، يمكنه تخليق هيدرات جديدة؛ تسبِّب إبطاء الإنتاج، أو سدّ البئر».

يقول ياماموتو إن فريقه قد احتاط لتجنب الوقوع في مثل هذه المشكلات. ولإيقاف تشكيل هيدرات جليدية، خفّض الباحثون الضغط في الخزّان بعناية، فلا يتجاوز 3 ميجاباسكال (MPa) بحلول نهاية أسبوعي التجربة؛ للحفاظ على الميثان في شكله الغازيّ، لكن في اليوم السادس، ومع انخفاض الضغط حتى 4.5 ميجاباسكال، انسدّت المضخة بالرمال؛ وكان على التجربة أن تتوقف. يقول ياماموتو: «لقد كانت خيبة أمل. واستخدم الفريق جهازَيْ غربلة؛ في محاولة لمنع مثل هذا الانسداد».

يثق ياماموتو في إمكانية التغلّب على هذه العقبة وسواها للحصول على إمدادات ثابتة من غاز الميثان، لكنه يضيف أن تقنيات الاستخراج المُحسّنة ومعدّلات التدفق العالية هي مفتاح جدوى هذه المشاريع اقتصاديًا. يقول ياماموتو: «لقد تجاوزنا مرحلة الوقود الصخري بعشر أو عشرين سنة، قبل أن يتقدموا باقتراح التكسير الهيدروليكي»، لكن الآخرين غير واثقين من جدواه، فقد قلّصت كندا والولايات المتحدة بشكل كبير جهودهما المبذولة لاستخراج هيدرات الميثان، لأن لديهما كميات وافرة من الغاز الصخري، لكن المشروعات في الصين والهند وكوريا الجنوبية لا تزال نشطة.

سيقوم الفريق الآن بفحص بيانات درجة الحرارة والارتجاجات وسواها؛ لمعرفة مدى انتشار تفكك الهيدرات، وبالتالي كمية الميثان المتوقع استخراجها من بئر واحدة. ويُخطِّط ياماموتو لقضاء سنة للإعداد للتجربة القادمة، التي يأمل أن تستمر 12 شهرًا أخرى، وأن تستخدم وسائل مراقبة أكثر تطوّرًا.

الطبعة العربية من دورية العلوم الدولية Nature