Что такое «горючий лед»? «Горючий лед» начнет мировую энергетическую революцию.

Китай объявил об успешном извлечении метана из «горючего льда» и грядущей в связи с этим энергетической революции. Несколькими годами ранее с аналогичным заявлением выступали Япония, США, а также консорциум, разрабатывавший газовые гидраты в Канаде. Подобные работы велись и в России. Во всех случаях вывод однозначен: извлечь метан можно, но заработать на этом - нет. Полагаем, что и в данном случае об энергетической революции говорить не приходится.

«Горючий лед» или «снежный газ» - это самый распространенный в природе газогидрат, то есть нечто наподобие клетки из молекул воды, в которой заключена молекула метана. Метангидраты действительно похожи на очень рыхлый лед. Это соединение легко разрушается - стоит только понизить давление и увеличить температуру. Здесь и заключаются сложности в извлечении такого газа.

Метана в виде газовых гидратов, по существующим оценкам, в мире чудовищно много - до 7 квдрлн куб. м. Для сравнения: доказанные запасы традиционного природного газа в 37 раз меньше, а годовое потребление метана в мире меньше в 2 тыс. раз. Предполагается, что только в нашей стране в газовых гидратах, находящихся в многолетних мерзлых породах и на шельфе, содержится порядка 1,1 квдрлн куб. м метана.

Большим плюсом газовых гидратов является небольшая глубина залегания. Так, в многолетних мерзлых породах их можно обнаружить на глубине всего 250–300 м. Обратите внимание, что и китайские специалисты извлекли «горючий лед» на глубине около 200 м от дна моря (но до самого дна от поверхности 1 км). Стоит ли удивляться, что такие невероятно большие и неглубоко залегающие запасы газа привлекают пристальное внимание крупных потребителей?

Отечественные специалисты исследуют метангидраты с середины прошлого века. В последние 20 лет полигоном для изучения газовых гидратов стало озеро Байкал, где проводили исследования Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук и «Газпром ВНИИГАЗ». В 2003 году «Газпром» инициировал программу прикладных исследований по теме. На данный момент, насколько нам известно, результаты признаны интересными, но при требуемом уровне затрат и на фоне существующих традиционных запасов газа вовлекать в производство метан из газовых гидратов оказалось неразумно.

В 2000-х годах наиболее развитым международным проектом в области «снежного газа» был полигон на месторождении в дельте канадской реки Маккензи. Свой вклад в него внесли Канада, США, Германия, Индия и Япония. Интересно, что, хотя проект и вышел на стадию опытно-промышленной эксплуатации и якобы показал хорошую себестоимость, дальнейшего развития он не получил. В противном случае сегодня газогидраты гремели бы столь же громко, как сланцевый газ.

Этот проект был для каждой из участвовавших стран своего рода интересным опытом, которым можно воспользоваться на своей территории. США провели самостоятельные исследования в Мексиканском заливе. А Япония - в собственных прибрежных водах. В марте 2013 года министерство экономики, торговли и промышленности Японии объявило, что передовым японским специалистам впервые в мире удалось добыть природный газ из гидрата метана со дна океана. О возможной себестоимости благоразумно не говорилось. Но на эффективность этого проекта прозрачно намекает отсутствие дальнейшего развития.

Новость об успехе и грядущей энергетической революции из Китая живо напоминает японские новости четырехлетней давности. Рискнем предположить, что и здесь до полномасштабной добычи дело не дойдет: работа с нетрадиционным источником газа на море - это априори чрезвычайно дорого. Против этого проекта играют и низкие цены на углеводороды.

Это не первый опыт работы китайских компаний с нетрадиционными источниками газа. В КНР добываются угольный метан и сланцевый газ. Изначально прогнозировалось, что уже к 2015 году Поднебесная доведет добычу из сланцев до 50 млрд куб. м, а к 2020-му - до 120 млрд куб. м в год. Но планы пришлось сократить: к 2020 году на весь огромный Китай будет добываться 30 млрд куб. м сланцевого газа. Хотя при нынешних ценах и этот показатель может оказаться недостижимым.

Но предположим на минуту, что КНР действительно смогла разработать перспективную технологию добычи газа из метангидратов. Притом условимся, что широкое распространение она сможет получить только в самом Китае. Как, к примеру, сланцевый газ, который, по сути, так и остался заметной величиной только в США.

Если Китай начнет наращивать производство собственного голубого топлива из нетрадиционных источников на шельфе, то широкое распространение оно получит в южных и юго-восточных регионах. В такой ситуации первыми пострадают СПГ-проекты, которые активно развиваются в Китае, а также импорт угля, ведь у Китая появится дополнительный стимул переводить электрогенерацию с угля на газ. В этом случае стоит беспокоиться Катару и Австралии. В северные и северо-западные районы никто голубое топливо из «горючего льда» не повезет. Соответственно, поставкам из Средней Азии и потенциальному импорту из России ничто не угрожает.

Впрочем, это не более чем фантазия. При существующих ценах на энергоносители у метангидратов практически нет шансов. И это хорошо, ведь через десятки лет наступит период, когда традиционных запасов голубого топлива станет так мало, что человечеству придется обратиться к гигантским запасам углеводородов в газовых гидратах.

Исследования английского физика Бриджмена показали, что под весьма значительным давлением вода переходит в так называемый горячий лед и остается такой при температуре значительно выше 0 градусов. Бриджмен показал, что может существовать лед не одного сорта, а нескольких. Если быть точными то шести. Горячий лед, получается под чудовищным давлением в 20600 атмосфер и остается твердым при температуре 76 градусов Цельсия. Горячий лед обжог бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но прикосновение к нему невозможно; горячий лед образуется под давлением мощного пресса в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и свои свойства горячий лед открывает физикам лишь косвенным образом.

Под весьма значительным давлением вода переходит в так называемый горячий лед.

Любопытно, что горячий лед плотнее обыкновенного, плотнее воды: его удельный вес 1,05. Он тонет в воде, между тем как обыкновенный, холодный лед на ней плавает.

Описанный выше горячий лед вряд ли получился бы в домашних условиях. Но, все-таки, можно попробовать заморозить лед, не доводя его до температуры замерзания и, таким образом, получить горячий лед. Следуя дальнейшим инструкциям, вы можете приготовить вещество, которое будет похоже на лед, используя компоненты, купленные в магазине или найденные дома.

Чтобы приготовить горячий лед, найдите немного тригидрата ацетата натрия и растворите его как можно больше в горячей, практически кипящей воде. Для этого возьмите ацетат натрия и высыпьте его в кастрюлю. Для начала должно хватить около одного стакана. Оставьте немного его про запас, чтобы использовать в качестве затравочного кристалла.

Чтобы приготовить горячий лед, нужно перенасытить воду ацетатом натрия, поэтому не следует наливать слишком много воды – чем меньше вы ее нальете, тем гуще получится раствор и тем лучше получатся кристаллы.

Доведите раствор практически до кипения. Постоянно помешивайте его. Именно в этот момент вы фактически растворяете кристаллы тригидрата ацетата натрия. Раствор должен стать настолько густым, чтобы порошок больше не растворялся и на дне кастрюли остался небольшой осадок. Если порошок полностью растворился, и на дне ничего нет, продолжайте добавлять в воду ацетат натрия пока раствор не дойдет до такого состояния, когда он уже не может полностью растворить порошок.

После этого раствор вылейте в посудину любых размеров таким образом, чтобы осадок от нерастворимого порошка не попал в посудину и остался в кастрюле и поместите посудину с раствором в морозилку на 30–60 минут. Обычно растворенные кристаллы снова начали бы кристаллизироваться, но так как мы получили ацетат натрия в перенасыщенном растворе, он переохлаждается, то есть его температура опускается ниже обычной температуры кристаллизации без самого процесса кристаллизации.

Как только вы прикоснетесь к раствору зубочисткой с небольшим количеством ацетата натрия на ней, он затвердеет, образовывая горячий лед. От него должно исходить тепло. Это происходит из-за высвобождения энергия при образовании кристаллов.

«Горячий лед – это невозможно!» - скажите вы, на что и получите ответ – всё возможно! Горячий лед, или как его называют ученные ацетат натрия можно сделать у себя дома. Для этого не понадобиться каких-то специальных приспособлений, или составляющих, которые тяжело достать. Как сделать горячий лед в домашних условиях? Первым делом, желаем предупредить, чтобы Вы не допускали до этого процесса детей, с целью безопасности. Для изготовления льда, нам понадобиться: - уксус; - сода. Следует заметить, что уксус можно брать любой концентрации, 9%, 30% или 70%. Главное правильно подобрать процентное соотношение с содой. При использовании 9% уксуса: - на 200 мл. уксуса – 25,25 г. соды. При использовании 30% уксуса: - на 200 мл. уксуса – 87,4 г. соды. При использовании 70% уксуса: - на 200 мл. уксуса – 210 г. соды.

Используйте электронные весы, так как они покажут более точный вес.

1. Смешиваем в кастрюле соду и уксус, при этом немного нагрейте раствор. В ходе реакции будет образовываться много пены, будьте готовы к этому. Как только закончиться реакция, раствор станет прозрачным. Чтобы узнать готов ли раствор, капаем в него немного уксуса, и наблюдаем за реакцией, если она снова пойдет – это знак что раствор не готов, в нем ещё предостаточно соды. Понемногу добавляем уксус, пока реакция не перестанет.
2. Далее, можем, смело его ставить варить на плиту, дабы вся лишняя вода выпарилась.
3. В процессе подогревания начнет появляться корка, нам следует сразу же снять кастрюлю с плиты, и дать постоять 5 минут.
4. Корка начнет расширяться, и наш раствор должен покрыться льдом.
5. Кипятим чайник воды и наливаем немного в раствор, капельками. Добавив воды, перемешиваем, и так делаем по нескольку раз, пока все комки и лед не исчезнет. У нас получается немного густая масса.
6. Берем стерильную банку, выливаем туда наш раствор и ставим в холодильник. Дайте ему остыть до комнатной температуры.

Бросаем в банку немного соли, если началась кристаллизация – значит, мы все сделали правильно.

Один пользователь сомневается в безопасности и вот что он говорит:

Дочке 12 лет и ей загорелось сделать, я когда услышал рецепт думал, что дочка случайно нашла статью из сайта синий(голубой) кит, т.к. греть раствор уксусной кислоты даже гашоной это просто самоубийство(вообще греть любую кислоту без должного оборудования и подготовки крайне опасно) потому что в кислоте содержится химический компонент C (смертельно опасный для любого живого организма) а он будет выходить из нагреваемой жидкости вместе с паром, тем самым мы получим не выносимый запах по всей квартире и огромный шанс получения химического ожога дыхательных путей. Я бы не рекомендовал ни кому проводить этот опыт в домашних условиях, не верите на слово можете найти любую мастерскую по ремонту и обслуживанию автомобильных аккумуляторов и зайти туда, сразу же поймёте что вас ждёт.

Японцы на этой неделе открыли новый фронт своей отчаянной борьбы за снижение мировых цен на природный газ. Теперь они первыми в мире добыли его у своего побережья с подводного месторождения совершенно фантастической штуки - т.н. «горючего льда», метангидратов.

В стране по этому поводу возникла явно преждевременная эйфория: один из депутатов парламента в запальчивости даже призвал подумать о выработке будущей стратегии Японии как нового крупного экспортера природного газа - второго после России на Дальнем Востоке. Напомним для тех, кто не знает, - сейчас у нашего зажиточного островного соседа по Дальнему Востоку вообще практически нет каких-либо полезных ископаемых кроме нерентабельного угля. Но, все по порядку.

Метангидрат – это соединение газа метана с водой, которое происходит при очень низких температурах и под большим давлением. Внешне эта штука напоминает подтаявший рыхлый снег или, если угодно, шербет. Метангидрата на планете очень-очень много – в арктической тундре, на дне или под дном мирового океана. Богатые месторождения, кстати, имеются и в России. Метан из соединения с водой можно выделить либо путем повышения температуры, либо при понижении давления. Но это легко сказать – как и в случае со сланцевым газом эффективных технологий такого рода долго не было.

Первый прорыв был совершен в Канаде: еще в 2007 и 2008 году там был добыт газ с месторождений метангидратов в тундре. Но затею на этом приостановили – себестоимость продукции оказалась непомерно высокой.

Японцы без особого шума еще с 80-х годов активно занимались проблемой метангидратов, которых, как оказалось, вокруг их страны имеется немало. Кружила голову перспектива если не самообеспечения природным газом, то хотя бы существенного снижения полной кабальной зависимости от его закупок за рубежом. К настоящему времени уже в целом исследованы прилегающие к Японии месторождения в Охотском море, в море Японском и у повернутого на Америку тихоокеанского побережья страны. По оценкам, запасов метана там столько, что они могут в течение 100 лет полностью обеспечить потребности Японии при нынешнем уровне потребления природного газа. Сто лет! Короче, игру сочли стоящей свеч, были выделены государственные ассигнования, а самым перспективным было признано месторождение в 70 км от полуострова Ацуми в центральной части тихоокеанского побережья главного японского острова Хонсю.

Еще в феврале прошлого года уникальное исследовательское судно «Тикю» («Земля») пробурило там четыре пробные скважины. Глубина океана в районе операции – 1000 метров. Скважины подтвердили наличие пригодных для добычи метангидратов. Месторождение, по оценкам, может полностью обеспечить потребности Японии в природном газе в течение 10-11 лет.

В том же районе «Тикю» пробурило и обустроило скважину для добычи глубиной 300 метров. В минувший вторник туда было опущено оборудование и произошло историческое событие – через четыре часа ожидания на горелке у палубы судна заполыхало оранжевое пламя – это пылал метан, впервые в истории полученный из подводного «горючего льда».

Эксперимент будет продолжаться еще две недели, а потом японцы на основе полученных данных станут думать дальше. Главная задача – снижение себестоимости, поскольку получение газа из метангидрата крайне дорого. При нынешней технологии он стоит более чем втрое больше, чем сжиженный природный газ, который сейчас импортирует Япония. Однако сланцевый газ тоже одно время считали нерентабельным. До тех пор, пока в США не нашли прорывные технологии, вызвавшие революцию на рынке.

В Токио тоже верят, что смогут найти новые методы, позволяющие резко сбить себестоимость. Правительство поставило задачу разработать коммерчески оправданные технологии эксплуатации месторождений метангидратов к 2018 финансовому году. Деньги на это выделяются из бюджета весьма приличные.

Кстати, метангидратами сейчас стали активно заниматься и в Южной Корее, которая тоже лишена природных ресурсов. Китай на этой неделе опубликовал доклад, где многозначительно напомнил, что занимает третье место по запасам метана и уступает по этому показателю только России и Канаде. В ходе нынешней пятилетки (2011-15 гг.) предполагается начать добычу этого газа на двух месторождениях в КНР. К 2015 году ее хотят довести до 30 млрд кубометров в год. Потом добычу начнут еще на пяти месторождениях. Цель не скрывается – снизить зависимость КНР от зарубежных поставок природного газа.

Кстати, с Россией Пекин уже долгие годы ведет затяжные мучительные переговоры о цене на газ, который Москва очень хочет гнать в Китай по трубе. КНР не уступает и верит: время и развитие новых технологий на ее стороне, тарифы все равно придется существенно снижать.

На это же рассчитывают и японцы, самый крупный в мире покупатель сжиженного природного газа. Конечно, разговоры о полной «газовой независимости» на базе «горящего льда» - пока утопия. Однако вполне возможные успехи в выработке технологий более-менее рентабельного использования метангидрата в сочетании с началом закупок дешевого сланцевого сжиженного газа в США и Канаде позволят, как считают в Токио, уверенно сбивать цены и на традиционный газ. По мнению японцев, уже в ближайшие годы они могут снизить свои расходы на этот ресурс по меньшей мере процентов на пятнадцать. Пока – только за счет фактора американского сланцевого газа.

Что же касается «Газпрома», то его продукцию японцы тоже готовы закупать. Но цены будут эффективно сбивать всеми доступными средствами. Используя уже сейчас американский сланцевый фактор, а потом, если получится, и «горючий лед». «Природного газа, как оказалось, в мире имеется очень много, рынок переполнен. И это нужно понимать»,- сказал мне как-то дипломат, возглавлявший одно время Российский отдел японского МИД.

Само по себе выражение "горячий лед" с трудом укладывается в наших головах. Ведь мы привыкли, что лед, неважно, кубик в стакане или огромный айсберг в океане, ледяной. А тут почему-то горячий. Разберемся, что же это за вещество, как получается и проведем опыт в домашних условиях. Итак — горячий лед.

Вещество с таким названием

Все прекрасно знают, что лед — это вода, находящаяся в твердом агрегатном состоянии, в которое переходит уже при 0 °C. Но, проводя опыты над водой, английский физик Бриджмен обнаружил, что под большим давлением происходит перестройка кристаллической решетки, она становится более плотной.

Под давлением чуть меньше 21 тыс. атмосфер вода становится льдом уже при температуре +76 °C. А при 30 тыс. атмосфер — при 180 °C! Вот это действительно горячий лед. Обжечься можно сильно. Но прикоснуться к нему невозможно, ведь такое давление выдержать человеку нереально. Физики изучают свойства такого льда лишь косвенно.

Благодаря опытам англичанин определил, что лед бывает нескольких сортов, где под сортом I находится всем знакомый лед, образованный при нуле, и дальше, с возрастанием давления, переходит из одного сорта в другой. При 30 тыс. атмосфер он становится сортом VII. Так как кристаллическая решетка изменяется, то и свойства у горячего льда другие. Он тяжелее воды и его плотность составляет 1,05 г/см 3 .

Еще одно вещество с таким названием

Провести в домашних условиях эксперимент "Горячий лед", чтобы проверить теорию Бриджмена, естественно, не получится. Но химия как наука предлагает вам другой опыт, не менее эффектный.

Он так и называется - "Горячий лед". Ацетат натрия — вещество, которое понадобится вам для его проведения. Не слышали? А на кухне мы часто получаем его при приготовлении различной выпечки, смешивая соду и уксус. Остается лишь разобраться, как сделать горячий лед из этой пены. Давайте разбираться.

Формула и уравнение реакции

Ацетат натрия (еще ее называют натриевой солью уксусной кислоты) представляет собой белые кристаллы со слегка солоноватым вкусом и запахом, который напоминает уксусный. Его формула — CH 3 COONa. В лаборатории соль получают из уксусной кислоты и карбонатов, гидроксида или гидрокарбоната натрия.

Кому интересно, уравнение реакции следующее:

CH 3 COOH + NaHCO 3 → CH 3 -COON a + H 2 O + CO 2

Хозяйки знают, что процент уксусной кислоты может быть разным. Но нет разницы, какой вы найдете в шкафчике на кухне, просто понадобится разное количество соды. Пропорции следующие:

• 750 г уксуса 8% и 84 грамма соды;
• 86 г эссенции 70% и 84 грамма соды;
• 200 г уксуса 30% и 87,4 г соды.

В результате реакции у нас получается раствор, но путем выпаривания воды мы получим 82 г ацетата натрия в виде кристаллов.

Химия — наука, которая не терпит варианта "насыпать на глаз". Если хотите, чтобы химический опыт "Горячий лед" удался, составляйте пропорцию из веществ с помощью весов. Более точными являются электронные.

Опыт в домашних условиях

Так как при проведении опыта используется кислота, а эксперимент "Горячий лед" требует еще и нагревания до высоких температур, то присутствие взрослых обязательно. Итак, приступим к колдовству.

Готовим "Горячий лед" в домашних условиях.

Прикоснитесь к охлажденному вареву зубочисткой, опущенной острием в поваренную соль. Если все сделано правильно, раствор начнет затвердевать, образуя рисунок из кристаллов, похожих на льдинки, каждый раз новый и неповторимый. При этом высвобождается большое количество энергии, которую вы прочувствуете как волну тепла.

После образования горячего льда его можно использовать для повтора опыта. Просто поставьте емкость на водяную баню и начинайте помешивать ложечкой. Увидели, что корочка из кристаллов образовалась? Повторяем пункты 4-6 и наслаждаемся результатом снова и снова.

Почему не получился эксперимент? Работа над ошибками

Вариантов, почему не получился опыт, не так и много, но рассмотрим их все:

1. При реагировании соды с уксусом какой-то реагент оказался в избытке и повлиял на дальнейшее приготовление перенасыщенного раствора. В следующий раз внимательно следите за количеством веществ при приготовлении или просто купите натриевую соль уксусной кислоты в уже готовом виде.
2. Емкость, в которой охлаждали приготовленный раствор, оказалась загрязненной.
3. Слишком поздно была снята кастрюлька с огня, или не до конца растворили образовавшуюся корочку.

Где используют эту реакцию?

Сам опыт "Горячий лед" имеет и практическое применение, в и обогревателях используется именно перенасыщенный раствор, который даже при комнатной температуре, как вы сами видели, не переходит в твердую фазу.

Только в грелках вы воздействуете на раствор не зубочисткой, а специальным диском (чаще всего металлическим). В процессе перехода перенасыщенного раствора в твердую фазу выделяется от 264 до 289 кДж/кг. Так у вас образовывался "горячий" лед, а грелка действует на тело выделяемым теплом, при этом ожег исключен, так как выделяемой температуры недостаточно.

Кстати, как источник тепла, перенасыщенный раствор ацетата натрия используют и в некоторых моделях скафандров. "Горячий лед" рулит.

«Горячий лед - это невозможно!» - скажите вы, на что и получите ответ - всё возможно! Горячий лед, или как его называют ученные ацетат натрия можно сделать у себя дома. Для этого не понадобиться каких-то специальных приспособлений, или составляющих, которые тяжело достать.

Как сделать горячий лед в домашних условиях?

Первым делом, желаем предупредить, чтобы Вы не допускали до этого процесса детей, с целью безопасности.

Для изготовления льда, нам понадобиться:

Следует заметить, что уксус можно брать любой концентрации, 9%, 30% или 70%. Главное правильно подобрать процентное соотношение с содой.

При использовании 9% уксуса:

На 200 мл. уксуса - 25,25 г. соды.

При использовании 30% уксуса:

На 200 мл. уксуса - 87,4 г. соды.

При использовании 70% уксуса:

На 200 мл. уксуса - 210 г. соды.

Используйте электронные весы, так как они покажут более точный вес.

1. Смешиваем в кастрюле соду и уксус, при этом немного нагрейте раствор. В ходе реакции будет образовываться много пены, будьте готовы к этому. Как только закончиться реакция, раствор станет прозрачным. Чтобы узнать готов ли раствор, капаем в него немного уксуса, и наблюдаем за реакцией, если она снова пойдет - это знак что раствор не готов, в нем ещё предостаточно соды. Понемногу добавляем уксус, пока реакция не перестанет.

3. В процессе подогревания начнет появляться корка, нам следует сразу же снять кастрюлю с плиты, и дать постоять 5 минут.

4. Корка начнет расширяться, и наш раствор должен покрыться льдом.

5. Кипятим чайник воды и наливаем немного в раствор, капельками. Добавив воды, перемешиваем, и так делаем по нескольку раз, пока все комки и лед не исчезнет. У нас получается немного густая масса.

6. Берем стерильную банку, выливаем туда наш раствор и ставим в холодильник. Дайте ему остыть до комнатной температуры.

Испытание!