Gashydraten: Energiebron van de toekomst of broeikasnachtmerrie? Marc De Batist Renard Centre of Marine Geology Universiteit Gent, België



Vergelijkbare documenten
Het veranderend klimaat

Broeikasklimaten van het verre verleden als analoog voor de toekomst. Appy Sluijs

Koolstofcyclus in de zee. Stefan Schouten. NIOZ is part of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO)

PERMAFROST DOOI IN SIBERIË. Jorien E. Vonk Geowetenschappen, Universiteit Utrecht Arctisch Centrum, Rijksuniversiteit Groningen

Koolstof wordt teruggevonden in alle levende materie en in sedimenten, gesteenten, de oceanen en de lucht die we inademen.

Prehistorische Klimaatveranderingen

CO 2 Opvang en Opslag

Organische stof: stof tot nadenken

SAMENVATTING. F = k w (C zeewater - C lucht ) (1)

NNV-bestuursstandpunt over de samenhang tussen klimaatverandering en energiegebruik

VAKGROEP GEOLOGIE RENARD CENTRE OF MARINE GEOLOGY

Viral Lysis of Marine Microbes in Relation to Vertical Stratification K.D.A. Mojica

klimaatverandering en zeespiegelstijging Klimaatverandering en klimaatscenario s Achtergronden Prof Dr Bart van den Hurk

Ecosysteemdiensten. Blok 1 Mariene omgeving. Marieke Verweij (ProSea) Dag 1 de zee en mijn werk / 24 september Duurzaam werken op Zee

Leerlingenhandleiding

Kooldioxide en het klimaat

Algemene inleiding en samenvatting

Determineren van gesteente

Broeikasgassen, klimaat en meten: hoe, wat en waarom van ICOS-nl.

Eindexamen aardrijkskunde vwo 2008-II

Klimaatverandering. Urgentie in Slow Motion. Bart Verheggen ECN

Klimaatverandering en de Wadden: bedreiging of een kans? Inauguratiesymposium Waddenacademie 1 en 2 december 2008 Leeuwarden

Henry Hub Gas Prijs Ontwikkeling 24/04/14. De Pers. Gasproductie in Nederland. Wat is Schaliegas en Hoe wordt het Gewonnen?

Tentamen Marine Sciences I

De waarde van het BBP Onderzoek naar de consumptie van energie

Reden = straalstroom

et broeikaseffect een nuttig maar door de mens ontregeld natuurlijk proces

Prof. Gerbrand Komen. (ex-) Directeur Klimaatonderzoek KNMI. 12 Maart 2009 NNV Sectie Energie en Klimaat

DE BLAUWE AARDE. College 1 Water als leven brengend molecuul

Afsluitende les. Leerlingenhandleiding. Alternatieve brandstoffen

Particles Matter: Transformation of Suspended Particles in Constructed Wetlands B.T.M. Mulling

KNVWS Delft. Overzicht

Growth and Functioning of the Microbial Plankton Community: Effects of Temperature, Nutrients and Light V.S. Brauer

Plastic in de oceaan, een publiek debat

Recente variaties in de temperatuur van het oceaanwater. Henk Dijkstra Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek Universiteit Utrecht

23/11/2018. Hoelang is Hol-(Zee)land nog houdbaar?

Klimaatverandering. Klimaatverandering. Klimaatverandering. Klimaatverandering. Klimaatverandering Klimaatverandering

Les Koolstofkringloop en broeikaseffect

1. Waarnemingen van klimaatverandering

Diepzee mijnbouw Introductie

klimaatverandering en voedsel

Effecten van toenemende warmte en CO 2 op het leven in zee

Mariene virussen. Corina Brussaard NIOZ - Koninklijk Instituut voor Onderzoek der Zee & Universiteit van Amsterdam (UvA)

Opwarming aarde niet de schuld van het vee

Plastics: Mondiaal en lokaal probleem

Relevante duurzame energiebronnen op aarde Artikel 2

Verhogen van energie efficiëntie in industriële heaters

Bodem & Klimaat. Op weg naar een klimaatbestendig bodembeheer

Klimaatverandering in internationaal perspectief

Ammoniak en broeikasgassen

Curaçao Carbon Footprint 2015

Klimaatveranderingstand. wetenschap. Prof Wilco Hazeleger

Inspiratie- en referentieprojecten ontwerpopdracht biotechniek

Interactions between Emiliania huxleyi and the dissolved inorganic carbon system Buitenhuis, Erik Theodoor

Waar halen wij onze grondstoffen vandaan

met andere modellen voor gas- en substraatdiffusie zijn zeer waardevol voor het bestuderen van de aërobe microbiële activiteit in bodems.

Presenta/e door Jan de Kraker - 5 mei Energie in Beweging

Opname van CO 2 in zee en de veranderingen van de chemie van zeewater

Bedreigingen. Broeikaseffect

Energiebalans aarde: systeemgrens

Verzuring van de Noordzee: oorzaken, gevolgen, en perspectief

De wereld kan op lange termijn alleen biologisch gevoed worden

Werkstuk Aardrijkskunde Broeikaseffect

Om onze patiënten een duurzame zorg te garanderen.

Klimaatverandering en onze voedselzekerheid

Energie transitie. het grote plaatje. Prof.dr.ir. Vianney Koelman. Photo: Andrew Glaser

Paragraaf 1: Fossiele brandstoffen

Bepaling van de totale organische koolstof (TOC) en/of de opgeloste organische koolstof (DOC) in water

Waterkwaliteit 2: Natuur/chemie

Hoe proper is onze zee?

Klimaatreddende bodem? Biochar, ondergrondse CO 2 -opslag

Risico's en veiligheid

Klimaat(les)marathon. Leren voor en over het klimaat

Emissiebeheer. Meten en evalueren van klimaatimpact (LCA) Energiezuinige technologie. Klim-O-dag. Veerle Van linden Eenheid: T&V

Wereldwijde uitstoot CO2 dit jaar

Duurzaamheid. Openbare wijkraad vergadering 15 nov 2018

CO 2 in zoet water. source. sink? Jolanda Verspagen a, Maria Meijer a, Arie Vonk a, Jef Huisman a Ko van Huissteden b, Joshua Dean b, Han Dolman b

H2ECOb/Blm HOE KAN DE ENERGIETRANSITIE WORDEN GEREALISEERD? Probleemstelling

Investigations on the Nitrogen Cycle in the Coastal North Sea H. Fan

Marine biosfeer in de stress - en wat gebeurde er in het verleden?!

Thermochronologie en inversie van de Roerdalslenk

Een mengsel van lucht, hete verbrandingsgassen en kleine deeltjes vaste stof In rook zitten ook soms vonken

Infomoment Schaliegas 16 juni 2014

Microscale Spatial Distributions of Microbes in Marine Intertidal Sediments and Photosynthetic Microbial Mats C. de Carvalho Domingos Carreira

Organische stof en klimaatverandering

Smelten ij op de Noordpool laat ook permafro t verdwijnen

Schaliegas in Europa. Ideeën over de haalbaarheid van deze onconventionele energiebron

Geschiedenis van de aarde

Eekhoutcentrum Vliebergh. Wegwijzers voor Aardrijkskunde

Duurzame Industrie. De overgang van energie-intensief naar energie-efficient

BANANEN LANGS DE NOORDZEE antwoordblad

Klimaatmodellen. Projecties van een toekomstig klimaat. Wiskundige vergelijkingen

Stikstofdepositie. Van bron naar effect. 24 Januari 2016 Albert Bleeker

Even voorstellen. Auke Barnhoorn

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation

17. Kleurrijk oceaanwater

Hoofdstukken 2 Hoofdstukken 5 Hoofdstuk 2

Bos/Houtproducten : een koolstofput

2) Which of the following aspects does not belong to the sustainability category Emission of harmful substances :

Geologische tijdschaal. AK 4vwo vrijdag 31 oktober. 11 Het klimaat door de tijd. inhoud

Transcriptie:

Gashydraten: Energiebron van de toekomst of broeikasnachtmerrie? Marc De Batist Renard Centre of Marine Geology Universiteit Gent, België

Inhoud Wat zijn gashydraten? Waar komen ze voor? Hoe kunnen we gashydraten bestuderen? Gashydraten als energiebron Gashydraten als broeikasnachtmerrie

Wat zijn gashydraten?

Wat zijn gashydraten? Clathraat = vaste stof ; roosterstructuur ; één soort molecule vormt rooster (gastheer) ; tweede soort molecule vult de roosterholtes (gast) Gashydraat: water (gastheer) en licht gas (gas) Watermoleculen vormen rooster d.m.v. waterstofbruggen Gasmoleculen vullen holtes in het rooster Grootte van de gasmoleculen bepaalt roosterstructuur: structuur I (klein), structuur II (medium), structuur H (groot) Geen klassieke chemische verbinding tussen de twee soorten moleculen; niet-stoichiometrisch Minimale opvullingsgraad nodig om stabiel te zijn Structuur I Structuur II Structuur H

Wat zijn gashydraten? Enkel gevormd onder speciale p-t voorwaarden Lage temperatuur en hoge druk

Wat zijn gashydraten? Enkel gevormd onder speciale p-t voorwaarden Lage temperatuur en hoge druk Fasediagrammen of p-t diagrammen van vele soorten hydraten Methaanhydraat: Temperatuur van 0 C = druk van 2.5 MPa (25 atm) Temperatuur van 20 C = druk van > 20 MPa (200 atm)

Wat zijn gashydraten? Enkel gevormd onder speciale p-t voorwaarden Lage temperatuur en hoge druk Fasediagrammen of p-t diagrammen van vele soorten hydraten Heel efficiënte gas-opslag-structuur Methaan: 1 / 164

Waar komen gashydraten voor?

Waar komen gashydraten voor? Recept = water, gas, lage temperatuur, hoge druk Water: oceanen, grondwater Gas (e.g. CO 2, CH 4, H 2 S): oceanen, sedimenten Lage temperatuur: oppervlakkig Hoge druk: diep Twee types van omgevingen: Permafrost Diepwater-omgevingen: continentale randen, diepe zeeën en meren BHSZ HSZ

Waar komen gashydraten voor? Waar komt het methaan vandaan? Heel grote hoeveelheden nodig! 3 belangrijke modellen In-situ productie door (bacteriële) degradatie van organisch materiaal Upwaartse migratie als vrij gas Methaan-recyclage aan de BHSZ o.i.v. bijkomende sedimentatie Upwaartse migratie als opgelost gas Advectie van koolwaterstofgassen vanuit dieper gelegen thermogene reservoirs Implicaties voor fluid-flow processen Waarschijnlijk een combinatie van de 3 modellen Héél licht koolstof (lage δ 13 C) Opvullen van een hydraatreservoir duurt miljoenen jaren Hydratech project

Waar komen gashydraten voor? Hoe komen de hydraten voor in de HSZ? Niet zo veel diepe boringen (met preservatie) doorheen hydraatreservoirs! Massief, gelaagd, nodulair, poriënvullend Sterke invloed van porositeit Langs barsten, breuken

Waar komen gashydraten voor? Hydraten aan de zeebodem Vaak aan of juist onder zeebodem; heel gelocaliseerde voorkomens Competitie tussen oplossing en nieuwe aanvoer Implicaties voor fluid-flow (seeps!) Chapman et al, 2004 McDonald et al, 2005 Klaucke et al, 2006

Hoe kunnen we gashydraten bestuderen?

Hoe kunnen we gashydraten bestuderen?

Hoe kunnen we gashydraten bestuderen?

Hoe kunnen we gashydraten bestuderen?

Hoe kunnen we gashydraten bestuderen? BSR-observaties en boringen: Wereldwijde verspreiding van gashydraten: een enorme methaanvoorraad Kvenvolden & Rogers, 2005 Dáárom zijn die gashydraten zo speciaal!!!

Gashydraten als energiebron

Gashydraten als energiebron... KOOLSTOF-RESERVOIRS OP AARDE Detrital OM, atmosphere, marine biota Land biota 3% 4% Peat 0.4% Dissolved OM in water 5% Soil 7% Gas hydrates 53% Fossil fuels 27% TOTAAL = 10000 Tg 1 Tg = 1 miljoen ton

Gashydraten als energiebron... Hydraten als potentiële energiebron Gi-gan-tische voorraad!!! Meestal nagenoeg puur methaan = relatief zuiver Hoe te ontginnen? Afgraven? Oppompen? In situ destabiliseren (druk, temperatuur, inhibitor)? In situ vervanging (C-neutraal)?

Gashydraten als broeikasnachtmerrie

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Methaan = broeikasgas en heeft een belangrijke invloed op het klimaat Methane 0.5% Carbon dioxide 99.5% BROEIKASGASSEN IN DE ATMOSFEER Methane )22.4%( Carbon dioxide )77.6%( Het broeikaseffect van methaan is 21 x sterker dan dat van CO 2 BROEIKAS-EFFECT

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Actuele bronnen van atmosferisch methaan TOTAAL = 535 Tg 1 Tg = 1 miljoen ton NATUURLIJKE BRONNEN Wetlands 21% Domestic sewage 5% Animal waste 5% Landfills 8% Termites 4% Oceans = 10.7 Tg 2% Biomass burning 8% Other 3% Geological sources 4% Rice paddies 12% Natural gas 6% FOSSIELE BRONNEN Coal mines 5% Petroleum industry 2% Enteric fermentation 15% ANTHROPOGENE BRONNEN

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... TOTAAL IN ATMOSFEER = 535 Tg Methaan wordt gevormd in zeewater door biologische activiteit. Totale bijdrage uit oceaan = 10.7 Tg Methaan wordt gevormd in de sedimenten onder de zeebodem door: - thermisch breken van grotere organische moleculen, - afbraak van organisch materiaal door bacteriele activiteit. 1 Tg = 1 miljoen ton De zeebodem is een echte methaan-fabriek produceert tot 370 Tg per jaar Methaan zit opgeslagen in de mariene sedimenten onder verschillende vormen: - in diepe olie- en gasreservoirs, - als kleine gasbelletjes in ondiepe sedimenten, - opgelost in het poriënwater van de sedimenten, - gashydraten. De rol van micro-organismen: houden ~ 90 % van het methaan tegen

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Methaan in atmosfeer TOTAAL = 535 Tg Methaan in gashydraten TOTAAL = 10000 Tg

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Gashydraten in de natuur: een groot deel zit tegen de stabiliteitsgrens aan Veranderingen in omgevingsparameters (zeespiegel, temperatuur) kunnen leiden tot snelle dissociatie Grote hoeveelheden methaan naar de atmosfeer: effecten op klimaat

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Laat-Paleoceen Thermaal Maximum (Dickens et al. 1995) 18 O anomalie ~1.5 suggereert een opwarming van > 6 C van diep oceaanwater 13 C anomalie 3, zowel in oceanische als terrestrische koolstofreservoirs Heel plotse aanzet Massieve verstoring van de globale koolstofcyclus Wereldwijde destabilisatie van oceanische hydraatreservoirs en licht C in oceaan en atmosfeer Resultaat: opwarming, verzuring en anoxia van de oceanen, massa- extincties van mariene organismen,... Zachos et al., 2001

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Clathrate Gun Hypothese (Kennett et al. 2003) Eerste klimaatopwarming warmt oceaanwater op; warmtepuls zet zich door in de sedimenten; mogelijks in combinatie met zeespiegeleffecten Waterdieptes van 500-1000 m; BHSZ is relatief ondiep en reageert snel op zeebodemopwarming Gashydraten dissociëren en CH 4 komt vrij transfer naar de atmosfeer? (Kennett et al., 2003)

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Efficiëntie van methaantransfer doorheen de waterkolom? Studiegebied met high-intensity gas seeps EC CRIMEA Project Contribution of high-intensity gas seeps in the Black Sea to methane emission to the atmosphere

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Efficiëntie van methaantransfer doorheen de waterkolom? Studiegebied met high-intensity gas seeps (Naudts et al., 2006) Wat is de flux van methaan doorheen de zeebodem? Wat is de flux van methaan doorheen het zeeoppervlak? Hoeveel methaan uit dit high-intensity seep gebied geraakt uiteindelijk echt in de atmosfeer?

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... In detail de verspreiding van de seeps in kaart brengen: extrapolatie Seep-activiteit observeren: akoestisch en visueel Photo courtesy METROL Project

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... In situ (duikboot) opmeten van de gasflux Photos courtesy METROL Project

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... See also: http://www.bubbleology.com/ Akoestisch opmeten van de gasflux

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Akoestisch monitoren van de variatie in activiteit doorheen de tijd (Greinert et al, submitted) 21 beams 75

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Akoestisch monitoren van de variatie in activiteit doorheen de tijd (Greinert et al, submitted)

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Oppervlaktewater: bijna niets, enkel lichte anomaliëën Oppervlaktelucht: geen effecten (Schmale et al., 2005)

Gashydraten als broeikasnachtmerrie...??

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Wat gebeurt er dan wel met het methaan in de waterkolom? Sterke horizontale gradiënt in concentratie van opgelost methaan rondom seep Sterke vertikale gradiënt in concentratie van opgelost methaan boven seep Gas-stripping effecten... Bellen die starten als methaanbellen aan de zeebodem zijn geen methaanbellen meer aan het wateroppervlak!

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Efficiëntie van methaantransfer doorheen de waterkolom? Waterkolom is een heel efficiënte buffer voor methaantransfer Bufferen door oplossing, gas stripping, microbiële consumptie ~100 m waterdiepte is voldoende om het meeste methaan te bufferen, zelfs in high-intensity seeps Dus géén broeikasnachtmerrie???

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Efficiëntie van methaantransfer doorheen de waterkolom? Waterkolom is een heel efficiënte buffer voor methaantransfer Bufferen door oplossing, gas stripping, microbiële consumptie ~100 m waterdiepte is voldoende om het meeste methaan te bufferen, zelfs in high-intensity seeps Andere modes van methaantransfer? Coated bubbles... Bubble plumes... Brokken hydraten... Wat met opgelost methaan (CO 2?)

Gashydraten als broeikasnachtmerrie... Efficiëntie van methaantransfer doorheen de waterkolom? Waterkolom is een heel efficiënte buffer voor methaantransfer Bufferen door oplossing, gas stripping, microbiële consumptie ~100 m waterdiepte is voldoende om het meeste methaan te bufferen, zelfs in high-intensity seeps Andere modes van methaantransfer? Coated bubbles... Bubble plumes... Brokken hydraten... Wat met opgelost methaan (CO 2?) En wat met de permafrost-hydraatreservoirs? De Arctische tijdbom: temperatuurgevoelige reservoirs, snelle opwarming, ondiep water of rechtstreeks in de atmosfeer Is het misschien al begonnen???

The End or has it only just begun???