Gli idrati di metano sono noti anche come “ghiaccio che brucia”

Gli idrati di metano sono noti anche come “ghiaccio che brucia” in quanto assomigliano al ghiaccio ma bruciano se si avvicinano a una fiamma. Gli idrati di metano sono composti solidi che si formano a bassa temperatura e sotto elevate pressioni

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La quantità di metano intrappolata negli idrati di metano è elevata, addirittura superiore a quella di tutti i combustibili fossili (carbone, petrolio, e gas naturale) noti, messi insieme.

Gli idrati di metano sono composti solidi che si formano a bassa temperatura e sotto elevate pressioni.

Sono costituiti da una specie di gabbia contenente 46 molecole di acqua e otto molecole di metano, all’incirca 5,75 molecole di acqua per ogni molecola di metano; un metro cubo di idrato di metano contiene circa 165 metri cubi di metano. Sul pianeta si trovano depositi di idrati di metano sotto gli oceani e nei ghiacci permanenti.

Struttura degli idrati di metano

Struttura degli idrati di metano: metano allo stato solido, noto anche come idrato di metano, composto da molecole di gas metano all’interno di cristalli di acqua congelata

Negli anni trenta del secolo scorso si scoprì che nei metanodotti che attraversavano zone fredde si verificavano ogni tanto degli intasamenti dovuti a solidi cristallini, simili al ghiaccio; si vide così che si trattava di cristalli costituiti dalla combinazione di metano e acqua; simili “idrati di metano” erano stati scoperti come curiosità già nei primi anni dell’Ottocento.

L’approfondimento della natura degli idrati di metano ha permesso di scoprire che in natura sono molto diffusi. Il metano si forma dalla decomposizione microbiologica della materia organica depositata sul fondo degli oceani e la combinazione del metano con l’acqua si verifica quando le temperature sono basse ed è elevata la pressione della massa d’acqua sovrastante; gli idrati di metano si trovano anche nel permafrost, la parte dei ghiacciai permanenti.

C’è un enorme quantitativo di metano ghiacciato sotto la superficie dei nostri oceani. Gli oceanografi si domandano che cosa potrebbe succedere se dovesse essere improvvisamente rilasciato dagli strati più profondi. Forse tsunami, frane o il rilascio di enormi quantità di carbonio nella nostra atmosfera con effetti climatici travolgenti.

Perché il metano allo stato solido è importante?

Sembrerebbe che il metano congelato immagazzini gran parte del carbonio del nostro pianeta, probabilmente svolgendo un ruolo importante nel riciclaggio del carbonio tra la nostra atmosfera e gli esseri viventi. Se da un lato potrebbe essere una potenziale risorsa di energia dall’altro potrebbe provocare dei rischi non trascurabili per l’Uomo. È noto che le bolle di metano contenute nei sedimenti sotto l’Oceano nell’Artico, non raggiungono la superficie, di fatto fermandosi a circa 200 metri nella colonna d’acqua sopra il fondo dell’oceano. Il gas si dissolve nell’acqua prima ancora che possa raggiungere l’atmosfera.

Gli idrati di metano possono esplodere.

Una ricerca ha dimostrato che in fondo al mare ci sono dei giganteschi crateri e molti tumuli che sono state chiamate pingos. Questi pingos sono blocchi di metano idrato congelati all’interno di un reticolo di molecole d’acqua.

Il permafrost della tundra siberiana si sta disgelando e il materiale organico ha iniziato a decomporsi.

Questa decomposizione rilascia anidride carbonica, metano e protossido di azoto, tutti potenti gas serra. Gli scienziati del clima concordano sul fatto che lo scioglimento del permafrost amplificherà gli effetti dei gas serra rilasciati dalle attività umane, che potrebbero peggiorare la quantità di riscaldamento che il pianeta sperimenta. Una serie di laghi craterici – alcuni minuscoli, altri grandi e profondi – sono stati causati da quello che è stato visto come lo scongelamento del permafrost che porta alla raccolta del metano sotto i pingos e ad una successiva esplosione che genera crateri e rilascia gas come nel caso del cratere Yamal.

 Cratere Yamal (Siberia)

 Cratere Yamal (Siberia). Si tratta dei resti di un pingo, ovvero di una collina prodotta dall’alta pressione dei gas al di sotto del permafrost, lo strato di terreno perennemente ghiacciato. Il cratere sarebbe profondo almeno 50 metri e la sua formazione è molto probabilmente legata allo scoppio di una sacca di gas naturale nel sottosuolo.

Il rilascio di idrati di metano in maniera improvvisa e massiva sono quindi un’altra preoccupazione per il clima perché il loro disgelo potrebbe rilasciare violentemente molto gas serra nell’atmosfera. 

Un po’ di chimica. Come si forma  l’idrato di metano (clatrato di metano)

Gli idrati di metano appartengono alla categoria dei clatrati, sistemi solidi costituiti da un reticolo di composti chimici “ospitanti” che ingabbia nelle sue cavità piccole molecole “ospiti”; nel caso specifico, il reticolo è dato da un cristallo di ghiaccio, nel quale le molecole d’acqua sono unite tra loro da legami a idrogeno e nelle cui maglie sono intrappolate, senza stabilire alcun legame chimico con esse, molecole di metano, con un rapporto in peso tra le due sostanze rispettivamente dell’85 e del 15%.

Struttura degli idrati di metano

Struttura dell’idrato di metano, del metano, dell’acqua e la  relativa reazione.

Tali strutture, di formula CH46H2O e densità pari a 913 kg/m3.

Il metano incluso negli idrati viene generato dalla trasformazione della materia organica (plancton, fanghi, liquami) attraverso due tipi di processi: termogenico e biogenico. Nel primo caso, le sostanze organiche contenute nelle rocce madri vengono alterate dal progressivo aumento di temperatura che incontrano man mano che le rocce sprofondano nei bacini sedimentari; nel secondo, sono i batteri metanogeni, che agiscono all’interfaccia acqua-sedimenti, ad operare una decomposizione anaerobica della massa biologica morta.

Gli idrati di origine biogenica risultano contenere essenzialmente metano puro, mentre quelli di origine termogenica contengono anche elevati livelli di etano, propano e butano

Altamente infiammabili (si definiscono talvolta “ghiaccio che brucia”), gli idrati di metano si formano, in presenza di quantità sufficienti di acqua e gas, lì dove sussistono condizioni di bassa temperatura ed alta pressione, nelle quali l’acqua solidifica e le molecole di metano vengono compresse al punto da essere costrette a penetrare nel cristallo di ghiaccio.

Tali condizioni si hanno essenzialmente lungo i margini delle piattaforme continentali, dove maggiore è la concentrazione di sostanza organica, a profondità comprese fra i 300 e i 4.000 metri 

 

Diagramma di stato dell’idrato di metano

Distribuzione di depositi di clatrati di metano nelle  diverse aree geografiche

 

 

 

ocean4future.org. Un mare di metano allo stato solido sotto la superficie degli oceani potrebbe rilasciare un’enorme quantità di gas serra

Gli idrati di metano

 



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