Hvad er en clathrate?
En clathrate er en type hydrat eller vandforbindelse, hvor molekyler af et andet stof er fanget i en burlignende struktur sammensat af vandmolekyler. Det fangede molekyle er normalt en gas ved normalt tryk og temperatur. Clathrates er islignende faste stoffer, der generelt dannes ved høje tryk og lave temperaturer. Blandt de bedst kendte og mest studerede er et metanhydrat, der forekommer naturligt i store aflejringer under havbunden i mange dele af verden. Disse kan være en potentiel energikilde, men der er også bekymring for, at en pludselig frigivelse af store mængder clathrate -metan, måske bedt om af den globale opvarmning, kunne være katastrofale.
Den grundlæggende enhed i de fleste clathrates er et dodecahedron sammensat af 20 vandmolekyler, der er arrangeret til at danne 12 pentagonale ansigter, med et hollowcenter, der kan være besat af en "gæstekul." Strukturen holdes i det væsentlige sammen af brintbindinger mellem vandmolekylerne, men stabiliseres af gæstemolekylerne. Siden dodecahEderra kan ikke pakkes sammen for at udfylde alt det tilgængelige rum, andre polyhedrale former forekommer også, så der dannes et gitter. På grund af denne variation i burformerne, og det faktum, at ikke alle burene nødvendigvis er besat, kan clathrates ikke have præcise kemiske formler. Clathrate gæstemolekyler kan være carbonhydridgasser, såsom metan eller ethan, ilt, nitrogen og kuldioxid.
Methanhydrat er clathrate -forbindelsen, der har genereret mest interesse. Denne forbindelse forekommer i store mængder forskellige steder omkring kanterne på alle kontinenter og i permafrostregionerne i Sibirien og Alaska. Det er blevet estimeret, at disse aflejringer udgør den største reserve af carbonhydrider på planeten, hvilket langt overstiger kendte reserver af kul, olie og naturgas. De menes at have dannet sig fra metan produceret af mikrobiel aktivitet under de anaerobe forhold in sedimenter lige under overfladen af havbunden eller på land, hvor temperaturerne er tilstrækkeligt lave. Selv i tropiske regioner er havbunden temperaturer lav nok til clathrate -dannelse, hvor trykket giver dem mulighed for at størkne i nogle få grader over frysepunktet.
I betragtning af de store mængder metan, der er lagret i disse aflejringer, er de blevet betragtet som en potentiel kilde til naturgas. Der kan dog være alvorlige tekniske vanskeligheder, der er involveret i dens ekstraktion, der gør det uøkonomisk. Sovjetunionen foretog en række mislykkede forsøg på at udtrække gas fra sibirske permafrost -clathrate -aflejringer i 1960'erne og 1970'erne. Der er også bekymring for, at de metoder, der bruges til at frigive den fangede gas, kan destabilisere aflejringerne, hvilket potentielt kan føre til forsyn og jordskred.
Selvom clathrate -aflejringer kan repræsentere en enorm uudnyttet energiressource, kunne de også udgøre en alvorlig fare. De er ikke stabile uden for temperaturen og PREssure -forhold, hvor de forekommer, og der er bekymring for, at global opvarmning kan gøre dem ustabile. Dette udgør en todelt trussel.
For det første kan smeltningen af clathrate -is blandet med sedimenter ved kontinentale kanter resultere i massive jordskred og deraf følgende tsunamier. Der er bevis fra den relativt nylige geologiske fortid for, at dette kan have sket ved Norge -kysten. For det andet er metan en potent "drivhus" gas, der fælder opvarmning i atmosfæren i endnu større grad end kuldioxid. Den pludselige frigivelse af enorme mængder af denne gas kunne fremskynde den globale opvarmning, hvilket igen kan forårsage yderligere destabilisering. Igen er der geologiske beviser for, at dette kan være sket i fortiden gennem naturlige processer, og der er fra 2011 særlig bekymring for metanhydrat i permafrostaflejringer.