Une nouvelle méthode pour récupérer les hydrates de méthane ?

[Daumic]

Le stock de méthane piégé sous forme d’hydrate déposé sur le plancher océanique est depuis quelques années réévalué à la hausse. Ces dépôts d’hydrates de gaz pourraient constituer le principal réservoir d’hydrocarbures sur la planète.

Le Japon est le pays qui s’intéresse le plus à ce type de gisement. Pour récupérer le gaz enfermé dans les hydrates, les scientifiques japonais ont développé deux techniques :
- injection d’eau chaude pour déstabiliser les cages de molécules d’eau qui enferment les molécules de méthane dans de petites cavités : le procédé s’est révélé très gourmand en énergie et peu efficace,
- dépressurisation pour également déstabiliser les cages de molécules d’eau : ce procédé a mieux fonctionné que la méthode thermique, les scientifiques japonais continuent à travailler sur ce procédé.

Le méthane n’est pas le seul gaz piégé dans les hydrates, il y a aussi des hydrocarbures plus lourds tels que éthane et propane mais aussi de l’hydrogène sulfuré.

Il existe peut-être un autre procédé de récupération des hydrates de gaz. Si on irradie un bloc d’hydrate de gaz avec un rayonnement micro-onde, que ce passe-t-il ? Les molécules d’eau qui constituent la structure des hydrates sont liées ensemble par des liaisons hydrogène. Ces liaisons sont suffisamment fortes pour empêcher la rotation des molécules d’eau : le rayonnement micro-onde n’est pas absorbé par les molécules d’eau de l’hydrate. Les molécules d’hydrocarbure enfermées dans l’hydrate ne sont pas polaires : elles n’absorbent pas le rayonnement micro-onde. Seules les molécules d’hydrogène sulfuré enfermées dans les cavités de l’hydrate ont la capacité d’absorber le rayonnement micro-onde : elles sont polaires mais ne forment pas de liaison hydrogène, elles sont donc libres de tourner sous l’action du rayonnement.

La rotation des molécules d’hydrogène sulfuré sous l’influence du rayonnement micro-onde devrait transférer de la chaleur aux molécules d’eau qui forment la structure de l’hydrate. Si l’énergie transmise par le rayonnement micro-onde est suffisante, les liaisons hydrogène qui maintiennent la structure de l’hydrate pourraient se rompre et libérer les gaz enfermés dans les cavités. L’intérêt de ce procédé par rapport à la chaleur directe déjà testée est que les micro-ondes peuvent être générées sous forme de faisceaux qui peuvent agir à distance de l’antenne émettrice.

La plus grande partie des gisements d’hydrate de gaz détectés sont au fond des océans. Les molécules d’eau océanique ne sont pas bloquées par liaison hydrogène : elles peuvent absorber le rayonnement micro-onde. La fréquence du rayonnement devra être fixée de manière à obtenir une absorption maximale par l’hydrogène sulfuré et une absorption minimale par l’eau.

L’utilisation d’un rayonnement micro-onde accordé à une fréquence de résonance de la molécule d’hydrogène sulfuré pourrait être un nouveau moyen de récupérer les hydrocarbures enfermés dans les dépôts d’hydrate de gaz.


Sources :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrate_de_m%C3%A9thane

http://fr.wikipedia.org/wiki/Liaison_hydrog%C3%A8ne

http://www.je-comprends-enfin.fr/ind...d-menu-13.html
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[JPL]

Théorie personnelle ?

[Daumic]

Théorie personnelle ?

Bonjour JPL,
oui, c'est une théorie personnelle.

[JPL]

C'est plus sophistiqué que les shadoks...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Moinsdewatt]

.....

La rotation des molécules d’hydrogène sulfuré sous l’influence du rayonnement micro-onde devrait transférer de la chaleur aux molécules d’eau qui forment la structure de l’hydrate. Si l’énergie transmise par le rayonnement micro-onde est suffisante, les liaisons hydrogène qui maintiennent la structure de l’hydrate pourraient se rompre et libérer les gaz enfermés dans les cavités. L’intérêt de ce procédé par rapport à la chaleur directe déjà testée est que les micro-ondes peuvent être générées sous forme de faisceaux qui peuvent agir à distance de l’antenne émettrice.

?
et vous en faites quoi de l' hydrogéne sulfuré ?
Habituellement dans l' industrie pétrogaziére c' est une calamité qu' on cherche à tout prix à éviter.

[invite6c250b59]

L'idée de Daumic est de chauffer sélectivement les hydrates, que ce soit directement ou indirectement en chauffant des impuretés. Je ne pense pas qu'on puisse faire cela à grande distance sans perdre la plus grande partie de l'énergie du faisceau.

[JPL]

Quelle que soit la fréquence choisie l'essentiel de l'énergie servira à chauffer l'eau de mer. C'est donc totalement illusoire.

[Daumic]

L'idée de Daumic est de chauffer sélectivement les hydrates, que ce soit directement ou indirectement en chauffant des impuretés. Je ne pense pas qu'on puisse faire cela à grande distance sans perdre la plus grande partie de l'énergie du faisceau.

Bonjour Jiav,
mon idée est de placer l'antenne émettrice du faisceau micro-ondes sur le fond océanique avec le système de récupération des gaz. Il me semble que dans ce cas la distance à parcourir par le faisceau pour atteindre le dépôt d'hydrate n'est pas très grande. Ce système me semble en tout cas plus commode que l'envoi d'eau chaude au contact du gisement.

[Daumic]

Quelle que soit la fréquence choisie l'essentiel de l'énergie servira à chauffer l'eau de mer. C'est donc totalement illusoire.

Bonjour JPL,
il y a des domaines de fréquence où l'eau absorbe peu ou pas les micro-ondes. Si dans ces fenêtres de transparence il y a une fréquence particulièrement absorbée par l'hydrogène sulfuré, le protocole envisagé pourrait fonctionner.

Source :
http://www.je-comprends-enfin.fr/ind...d-menu-13.html

[invite6c250b59]

mon idée est de placer l'antenne émettrice du faisceau micro-ondes sur le fond océanique avec le système de récupération des gaz. Il me semble que dans ce cas la distance à parcourir par le faisceau pour atteindre le dépôt d'hydrate n'est pas très grande. Ce système me semble en tout cas plus commode que l'envoi d'eau chaude au contact du gisement.

Ok, je pensais que tu voulais tirer d'un bateau, mais c'est vrai que ce n'est en rien obligatoire -les guides d'ondes ne sont ni compliqué ni coûteux. Je conserve un doute sur l'idée de cibler les impuretés, par contre il y a quelques papiers récents qui explorent l'idée d'utiliser des micro-ondes pour chauffer les clathrates directement:
http://link.springer.com/article/10....434-009-0116-4
http://www.pet.hw.ac.uk/icgh7/papers...Final00264.pdf
http://www.ingentaconnect.com/conten...00006/art00005

[Daumic]

Ok, je pensais que tu voulais tirer d'un bateau, mais c'est vrai que ce n'est en rien obligatoire -les guides d'ondes ne sont ni compliqué ni coûteux. Je conserve un doute sur l'idée de cibler les impuretés, par contre il y a quelques papiers récents qui explorent l'idée d'utiliser des micro-ondes pour chauffer les clathrates directement:
http://link.springer.com/article/10....434-009-0116-4
http://www.pet.hw.ac.uk/icgh7/papers...Final00264.pdf
http://www.ingentaconnect.com/conten...00006/art00005

Merci pour ces trois papiers, Jiav, je ne les connaissais pas.

Ces trois papiers décrivent des essais réels et une simulation de décomposition d'hydrate de gaz sous l'action d'un rayonnement micro-onde. Les fréquences utilisées sont absorbées par l'eau et donc la chauffent. C'est par le contact avec cette eau chaude que ce fait la décomposition de l'hydrate et la libération des gaz. Pour traiter les gisements d'hydrates océaniques, cette méthode de chauffage nécessite d'amener l'antenne émettrice au plus près du dépôt d'hydrate sinon la majeure partie de l'énergie du faisceau sera absorbée par l'eau océanique et sera donc perdue. L'utilisation d'une fréquence non absorbée par l'eau me semble préférable.

[invite6c250b59]

L'utilisation d'une fréquence non absorbée par l'eau me semble préférable.

Laquelle ou lesquelles, en Hz?

[Daumic]

Laquelle ou lesquelles, en Hz?

La source suivante indique que l'eau absorbe moins les micro-ondes dont la fréquence est inférieure à 1 GHz :

http://www.je-comprends-enfin.fr/ind...d-menu-13.html

[invite6c250b59]

Une meilleure source ici:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electro...ption_by_water

[invite6c250b59]

Pour une gamme plus vaste d'absorption voir Figure 2.12: au delà de 10⁴ micromètres, le coefficient d'absorption diminue effectivement rapidement, mais il ne s'annule pas pour autant. Surtout, ce que tu aurais vraiment besoin ce n'est pas seulement une fréquence que l'eau absorbe peu, c'est aussi une fréquence où les clathrates absorbent beaucoup, sinon l'énergie va juste se perdre dans le sous-sol...

[Daumic]

Une meilleure source ici:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electro...ption_by_water

Merci Jiav, c'est effectivement une meilleure source.

Je vois qu'avec même une micro-onde calée sur une raie d'absorption du sulfure d'hydrogène, on ne pourrait pas éviter l'absorption par l'eau.