クラスレートとは

クラスレートは、水分子の一種である水和物または水の化合物で、別の物質の分子が水分子で構成されるケージのような構造内に閉じ込められています。 閉じ込められた分子は通常、通常の圧力と温度の気体です。 クラスレートは、一般に高圧および低温で形成される氷のような固体です。 最もよく知られ、最も研究されているのは、世界の多くの地域の海底下の大きな鉱床で自然に発生するメタンハイドレートです。 これらは潜在的なエネルギー源である可能性がありますが、おそらく地球温暖化によって引き起こされる大量の包接メタンの突然の放出が悲惨なものになる可能性があるという懸念もあります。

ほとんどのクラスレートの基本単位は、20個の水分子で構成される12面体で、12個の五角形の面を形成し、「ゲスト分子」が占めることができる中空の中心を持っています。しかし、ゲスト分子によって安定しました。 十二面体は利用可能なすべてのスペースを満たすために一緒に詰めることができないため、他の多面体形状も発生し、格子が形成されます。 ケージの形状のこのばらつきと、すべてのケージが必ずしも占有されているわけではないという事実により、包接化合物に正確な化学式を与えることはできません。 クラスレートのゲスト分子は、メタンやエタンなどの炭化水素ガス、酸素、窒素、二酸化炭素です。

メタンハイドレートは、最も関心を集めているクラスレート化合物です。 この化合物は、すべての大陸の端の周りのさまざまな場所、およびシベリアとアラスカの永久凍土地域で大量に発生します。 これらの鉱床は、石炭、石油、天然ガスの既知の埋蔵量をはるかに超えて、地球上で最大の炭化水素埋蔵量を構成すると推定されています。 それらは、海底のすぐ下の堆積物または温度が十分に低い土地の嫌気性条件で微生物活動によって生成されたメタンから形成されたと考えられています。 熱帯地方でさえ、海底の温度はクラスレート形成に十分低いため、圧力により氷点より数度上で固化することができます。

これらの堆積物に蓄積された膨大な量のメタンを考えると、それらは天然ガスの潜在的な供給源と考えられてきました。 ただし、抽出に伴う技術的な問題が深刻な場合があり、不経済になります。 ソビエト連邦は、1960年代から1970年代にかけて、シベリアの永久凍土の包接鉱床からガスを抽出する試みを何度も試みました。 また、閉じ込められたガスを放出するために使用される方法が堆積物を不安定にし、地盤沈下や地滑りを引き起こす可能性があるという懸念もあります。

クラスレート堆積物は、未開発の巨大なエネルギー資源である可能性がありますが、深刻な危険をもたらす可能性もあります。 それらは、それらが発生する温度および圧力条件の外では安定しておらず、地球温暖化がそれらを不安定にする可能性があるという懸念があります。 これは二重の脅威をもたらします。

第一に、大陸縁部の堆積物と混合したクラスレート氷の融解は、大規模な地滑りとその結果の津波をもたらす可能性があります。 比較的最近の地質学的過去から、これはノルウェー沖で起こった可能性があるという証拠があります。 第二に、メタンは強力な「温室効果」ガスであり、大気中の熱を二酸化炭素よりもさらに多く閉じ込めます。 大量のこのガスが突然放出されると、地球温暖化が加速し、さらに不安定化する可能性があります。 繰り返しますが、これは過去に自然のプロセスによって起こった可能性があるという地質学的証拠があり、2011年の時点では、永久凍土のメタンハイドレートに関する特定の懸念があります。