HIDRATO DE METANO (1)

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Hidrato de metano e seu aproveitamento energético.
ENGENHARIA DE PETRÓLEO – GÁS NATURAL II
GRUPO:
GABRIEL BASTOS HENRIQUES 201301662127
GLÁUCIO LUIZ VIEIRA 200902143061
LÍCIA NEIDE FRANCISCO CORREIA 201001457498
RAQUEL BRANDÃO DOS SANTOS 201301372226
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HIDRATO DE METANO E SEU APROVEITAMENTO ENERGÉTICO
Hidrato de metano
Hidrato de metano em sua forma natural (WIKIPEDIA, 2015).
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Características do hidrato de metano:
1 - Composto formado por água e metano (gás natural);
2 – Conhecido como hidrato de gás, metano hidratado ou clatrato;
3 - A composição do clatrato é (CH4)4(H2O)23;
4 - Um estudo realizado pela United States Geological Survey (USGS) estima que, para a quantidade de hidrato de metano existente no mundo, essa fonte de energia equivalha a duas vezes os recursos fósseis já descobertos;
5 - São encontrados em margens continentais, na região de sedimentos marinhos, locais em que a lâmina de água atinge meio quilômetro (0,5 km) de profundidade. 
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Distribuição das reservas de carbono na Terra (DILLON, 1992 adaptado).
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Condições de temperatura e pressão adequadas para a formação de hidratos de gás:
Diagrama de fases mostrando as condições de temperatura e pressão adequadas para a formação de hidratos de gás (CLENNELL, 2001).
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Diagrama de fases mostrando as regiões de pressão e temperatura propícias à formação do hidrato de metano (WIKIPEDIA, 2015).
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Tais condições são atendidas em:
 Permafrost de regiões árticas; 
 Bacias de águas profundas próximas a plataformas continentais;
 Bacia de oceano profundo, em que a espessura sedimentar é pelo menos equivalente a 1 quilômetro;
 Lagos ou “mares terrestres” como o Mar Negro (localizado entre Europa, Anatólia e Cáucaso);
 Lago Baikal (localizado na Sibéria, Rússia).
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 O composto geralmente ocorre em profundidades superiores a 500 metros na margem continental, dependendo da temperatura do fundo marinho. Quando a lâmina de água fica mais profunda, há uma elevação no ponto de fusão dos hidratos, o que faz com que a zona de estabilidade do composto apresente um aumento de espessura.
Relação entre profundidade da lâmina de água e espessura da zona de estabilidade do hidrato de metano (CLENNELL, 2001).
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Propriedades:
Comparação entre propriedades do gelo e do hidrato de metano (CLENNELL, 2001 adaptado).
Propriedades do metano (NUNES, 2012 adaptado).
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Localização das jazidas
O hidrato de metano é encontrado em águas profundas, próximo a costas e em “mares terrestres”, e também em reservas terrestres. 
As principais localidades que abrigam hidratos de metano podem ser divididas em duas categorias com características bem marcantes: 
A primeira engloba regiões sedimentares do pergelissolo polar e em plataformas continentais pouco profundas da região ártica. 
Já a segunda está concentrada nos sedimentos dos taludes continentais em profundidades que podem alcançar a ordem de centenas de metros. Nestas regiões são satisfeitas as seguintes condições: pressão superior a 50 bar (profundidades entre 300m e 500m) e temperatura não maior do que 6°C.
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Esquema das disposições de camada de gás metano (DILLON, 1997).
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Indicação das jazidas de hidrato de metano (encontradas e estimadas) sobre o mapa ilustrativo dos continentes (USGS, 2001).
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Métodos de extração:
A formação do hidrato de metano sólido ocorre por meio da reação de água líquida com metano gasoso. 
A extração do hidrato de metano tem como norte o inverso da reação de formação. Essa reação é representada pela equação: 
(𝐶𝐻4)𝐺á𝑠 + 6(𝐻2𝑂)𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 ↔ (𝐶𝐻46𝐻2𝑂)𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜 
Quando ocorre redução de pressão ou aumento de temperatura essa reação inversa é propiciada, havendo a liberação do gás. Nesse sentido, todos os processos de extração se baseiam no deslocamento do equilíbrio termodinâmico no sistema de três fases (água-hidratogás). 
São esses três processos: 
1.Despressurização; 
2. Estimulação térmica; 
3. Injeção de inibidores.
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Métodos de extração do hidrato de metano (RONNE et al, 2013).
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Despressurização
Detalhe para o método de despressurização (SEED, 2015). 
Partindo-se do pressuposto que haja hidrato de metano em determinadas temperatura e pressão em um reservatório, contendo sólidos estáveis de hidrato e gás, uma vez que o reservatório é perfurado, a pressão cai, o que desloca o equilíbrio termodinâmico do poço: o hidrato de metano começa a se dissociar. 
Pode-se dizer que tal processo é análogo ao processo de derretimento do gelo que envolve o hidrato. Esse processo acontece, primeiramente, na parte próxima ao poço. 
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Estimulação térmica
Detalhe para o método de estimulação térmica (SEED, 2015).
Este método consiste no aumento da temperatura na camada dos hidratos. Esse aumento de temperatura é feito por meio da injeção de água quente ou vapor. 
Por meio disso o hidrato perde sua estabilidade (por causa do aumento de temperatura) fazendo com que o hidrato se dissocie em metano e gelo (água sólida). 
Tal método é realizado em três etapas: 
1.Injeção de água quente no poço; 
2. Fechamento do poço para que ocorra transferência da energia térmica da água quente;
 3. Dissociação do hidrometano.
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Injeção de inibidores
Detalhe para o método de injeção de inibidor (SEED, 2015).
Esse método utiliza a injeção de inibidores termodinâmicos, como metanol e etanol. Quando reagem com o hidrato, alteram sua estabilidade, deslocando o equilíbrio para a reação de dissociação do clatrato.
 Quando se altera a zona de estabilidade do composto, condições de temperatura e pressão necessárias para que haja estabilidade serão alteradas. Desse modo, o reservatório não mais terá condições de deixar o composto estável, o que promove a formação de água e metano. 
Tais inibidores agem, por exemplo, abaixando o ponto de fusão da água, o que altera o equilíbrio termodinâmico.
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Comparação entre os métodos de extração do metano pelo hidrato, e entre os testes realizados com as diferentes técnicas de extração. 
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Uso comercial do hidrato de metano e o panorama mundial:
Linha do tempo sobre eventos de abrangência mundial acerca do hidrato de metano.
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Desvantagens e riscos ambientais:
Gás transportado na forma de líquido;
Perigo de explosão;
Processo
de liquefação caro e demorado;
Metano é considerado 20 vezes pior que o dióxido de carbono para o efeito estufa;
Em caso de derramamentos no mar, ocorrerá implicações na fauna e flora;
- “hipótese da arma de clatrato”, em tradução literal do inglês de Clathrate Gun Hypotesis;
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Séries históricas da quantidade de metano na atmosfera (em ppb), tendência dessa quantidade, e taxa de crescimento dessa quantidade de metano (WIKIPEDIA, 2015).
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Comparação com outros combustíveis:
Apresentação das diversas fontes de energia utilizadas hoje (DIONYSIO et al).
Poder calorífico das fontes de energia (DIONYSIO et al, adaptado).
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OBRIGADO!
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