Clathrate Nedir?

Bir klatrat, bir başka hidrat molekülünün, su moleküllerinden oluşan kafes benzeri bir yapı içinde tutulduğu bir hidrat türü veya su bileşiğidir. Sıkışmış molekül genellikle normal basınç ve sıcaklıkta bir gazdır. Klatratlar, genellikle yüksek basınçlarda ve düşük sıcaklıklarda oluşan buz benzeri katı maddelerdir. En iyi bilinen ve en çok çalışılanlar arasında, dünyanın pek çok yerinde deniz yatağının altındaki büyük yataklarda doğal olarak oluşan bir metan hidrat vardır. Bunlar potansiyel bir enerji kaynağı olabilir, ancak belki de küresel ısınmanın yol açtığı büyük miktarlarda klatrat metan salınımının feci olabileceği endişesi de var.

Çoğu cratratın temel birimi, bir "konuk molekül" tarafından işgal edilebilecek bir oyuk merkezi olan 12 pentagonal yüz oluşturmak üzere düzenlenmiş 20 su molekülünden oluşan bir onikitrondur. Yapı, esas olarak, su molekülleri arasındaki hidrojen bağları ile bir arada tutulur fakat konuk moleküller tarafından stabilize edilir. Dodecahedra, mevcut tüm alanı doldurmak için bir araya getirilemediğinden, diğer çokyüzlü şekiller de meydana gelir, böylece bir kafes oluşur. Kafes biçimlerindeki bu değişiklik ve tüm kafeslerin zorunlu olarak işgal edilmemesi nedeniyle, kratratlara kesin kimyasal formüller verilemez. Klatrat konuk molekülleri, metan veya etan, oksijen, azot ve karbon dioksit gibi hidrokarbon gazları olabilir.

Metan hidrat, en çok ilgi çeken clathrat bileşiğidir. Bu bileşik, tüm kıtaların kenarları etrafındaki çeşitli yerlerde ve Sibirya ve Alaska'nın permafrost bölgelerinde büyük miktarlarda oluşur. Bu birikintilerin, dünyadaki bilinen en büyük kömür, petrol ve doğal gaz rezervlerini aşan, dünyanın en büyük hidrokarbon rezervini oluşturduğu tahmin edilmektedir. Anaerobik koşullarda, deniz yüzeyinin hemen altındaki çökeltilerde veya sıcaklıkların yeterince düşük olduğu karada, mikrobiyal aktivite ile üretilen metandan oluştuğu düşünülmektedir. Tropikal bölgelerde bile, deniz sıcaklıkları klatrat oluşumu için yeterince düşüktür, burada basınç donma noktasının birkaç derece üzerinde katılaşır.

Bu birikintilerde depolanan büyük miktarda metan göz önüne alındığında, potansiyel bir doğal gaz kaynağı olarak kabul edilmiştir. Bununla birlikte, çıkarılmasında ekonomik olmayan, ciddi teknik zorluklar olabilir. Sovyetler Birliği, 1960'larda ve 1970'lerde Sibirya permafrost clathrate yataklarından gaz çıkartmak için birkaç başarısız girişimde bulundu. Kapana kısılmış gazı serbest bırakmak için kullanılan metotların çökelmeleri kararsız hale getirebileceği ve potansiyel olarak çökme ve heyelanlara yol açabileceği endişesi vardır.

Çatrat birikintileri, büyük bir kullanılmayan enerji kaynağını temsil etse de, ciddi bir tehlike oluşturabilir. Oluştukları sıcaklık ve basınç koşulları dışında stabil değildirler ve küresel ısınmanın onları dengesiz hale getirebileceği endişesi vardır. Bu iki yönlü bir tehdit oluşturuyor.

İlk olarak, kıtasal kenarlardaki çökeltilerle karıştırılan kratrat buzunun erimesi, büyük toprak kaymaları ve bunun sonucunda tsunamilerle sonuçlanabilir. Görece yakın bir jeolojik geçmişe ait, bunun Norveç kıyılarında meydana geldiğine dair kanıtlar var. İkincisi, metan atmosferdeki ısıyı karbondioksitten bile daha fazla yakalayan güçlü bir “sera” gazıdır. Bu gazın büyük miktarlarda ani salınımı küresel ısınmayı hızlandırabilir ve bu da daha fazla kararsızlığa neden olabilir. Yine, geçmişte doğal süreçlerle olmuş olabileceğine dair jeolojik kanıtlar var ve 2011 itibariyle, permafrost yataklarında metan hidratla ilgili özel bir endişe var.