I konventionelle naturgasreserver udvindes gassen ved hjælp af traditionelle metoder for kulbrinteproduktion, som vertikal boring. Naturgas, der udvindes fra disse konventionelle reservoirer, er "associeret" med petroleum eller råolie. Gassen findes enten som en gasdæksel eller som opløst gas, eller i begge former. Nonassocieret gas refererer til naturgas, der udvindes ved hjælp af traditionelle teknologier og findes i reservoirer, der hovedsageligt består af fri naturgas, både på land og offshore. Gas-kondensat henviser til naturgas, der udvindes i forbindelse med væskeholdige kulbrinter, også kaldet "våd" naturgas. Generelt har kondensater en API-gravitet, der spænder fra 50 til 120. Historiske data viser, at kondensater udgør cirka 4,5 % til 5 % af den råolie, der produceres globalt.

Ukonventionel naturgas henviser til udvindingen af reservoirer, der er rige på rå naturgas, men hvor produktionsmetoderne omfatter avancerede teknologier som retningsboring kombineret med hydraulisk frakturering. Denne teknologiske kombination anvendes hovedsageligt ved produktion af naturgas fra tæt gas, skifer- og kulbedmetanformationer. Metan-hydrat kræver udvikling af banebrydende teknologi for at udvinde det fra havbunden. Fremstillet gas refererer til naturgas "produceret" ved hjælp af forskellige ressourcer som kulgas, deponigas, biogas og røggas samt gas fra forskellige raffinaderiprocesser. Syntesegas, der også fremstilles i raffinaderier og petrokemiske anlæg, består af en blanding af kulilte og brint (CO + H2) og udgør hovedbestanddelen i produktionen af flere petrokemiske produkter.

Indtil nu er det kun USA, der har udviklet teknologier til at udvinde naturgas fra forskellige reservoirer, bortset fra metan-hydrat. Ifølge statistikker fra 2011 blev naturgasproduktionen i USA fordelt som følger: 16 % af naturgassen blev produceret fra nonassocierede onshore-brønde (konventionel), 9 % kom fra oliebrønde (konventionel), 8 % blev udvundet fra kulbedmetanbrønde (ukonventionel), 7 % kom fra nonassocierede offshore-brønde (konventionel), 36 % fra tæt gasformationer (ukonventionel) og de resterende 35 % fra skiferformationer (ukonventionel). Projektionen for naturgasproduktionen frem mod 2040 viser, at 4 %, 5 %, 7 %, 6 %, 23 % og 54 % vil komme fra de respektive reservoirer.

Naturgas er en vigtig energiresurse, der spiller en rolle i at modvirke global opvarmning. Der er en offentlig bekymring for kontrol af emissioner af antropogene drivhusgasser (GHG), og her bliver naturgas ofte set som et alternativ til kul og flydende fossile brændstoffer for at reducere disse emissioner. I denne sammenhæng er naturgas stadig det bedste valg, da der ved forbrænding udsendes mindre kuldioxid (CO2) per enhed af nyttig energi. Hvis man sammenligner CO2-udslippet pr. forbrugt enhed energi (i GigaJoule eller GJ), er de faldende værdier omtrent: 110 for faste biobrændstoffer, 95 for kul, 77 for tung olie, 75 for diesel, 70 for benzin og 56 for naturgas.

Dette kapitel handler om produktionen af naturgas fra petroleums- eller hydrokarbonskilder. Det omhandler specifikt produktionen af naturgas fra petroleumsproducerende felter som associeret naturgas i råolie plus gasreservoirer.

Naturgas og dens kemiske sammensætning

Naturgas er en blanding af kulbrinter, der hovedsageligt består af små lige-kædede molekyler, også kaldet paraffiner. Den mest almindelige og rigeste molekyle i naturgas er metan (CH4). Begrebet "kulbrinte" refererer til organiske molekyler, der primært er sammensat af kulstof og brint og danner lineære eller forgrenede kæder (paraffiner eller alkaner), cykliske mættede forbindelser (naftener), cykliske umættede forbindelser (aromatiske forbindelser) og olefiner (umættede forbindelser med dobbeltbindinger). I kulbrinte-strukturerne vil kulstofatomet have en tetravalent binding. Nogle lette kulbrinter er gasformige (fra C1 til C4), mens kulbrinter med længere carbonkæder findes i væskeform.

Naturgas kan findes i hydrokarbonreservoirer, enten på land under jorden eller offshore under havbunden. Generelt findes naturgas i disse reservoirer enten fanget sammen med råolie eller frit. Bestemmelse af naturgassens kemiske sammensætning er en vanskelig opgave, da den varierer fra reservoir til reservoir, selv fra brønde inden for samme reservoir. I et typisk gennemsnit af naturgasprodukter fra forskellige reservoirer ses en fordeling af kulbrinterne, som kan variere i forbindelse med forskellige typer af naturgas - associeret gas, våd gas og tør gas. Assoiceret gas er naturgas, der indgår i sammensætningen af petroleum eller råolie som en fortyndet gas, mens våd gas er naturgas, der indeholder kondensatvæsker eller naturgaskondensater.

Når et naturgasreservoir er i produktion, ændrer den kemiske sammensætning af den tilbageværende gas sig. Dette fænomen ses især i kondensatgasreservoirer, der nogle gange refereres til som "retrograd" reservoirer.

Naturgasdannelsen

Naturgas er en kulbrinteblanding, der naturligt opstår fra sedimenteringen af organisk materiale af forskellig oprindelse. Disse sedimenter akkumuleres over tid i søer, have og oceaner. Over tid bliver disse sedimenter begravet lag for lag og omdannes til sedimentære bjergarter, som indeholder den kulbrintforløber, der er kendt som kerogen. I kerogen er denne forløber produceret inden i den sedimentære modersten. Kerogen nedbrydes gradvist gennem termiske processer. Denne termiske proces finder sted under svære tryk- og temperaturforhold, som opstår dybt begravet i sedimenterne.

Endtext

Hvilke præbehandlingsmetoder er mest effektive til lignocellulosisk biomasse til biogasproduktion?

Præbehandlingen af lignocellulosisk biomasse er en afgørende proces i produktionen af biogas, da den hjælper med at nedbryde de strukturelle barrierer, der beskytter cellulosens nedbrydning. Lignocellulose, der findes i planter som halm, træ og græs, er opbygget af cellulose, hemicellulose og lignin, som alle bidrager til biomassens modstand mod nedbrydning. Effektive præbehandlingsmetoder er nødvendige for at gøre disse materialer mere tilgængelige for mikroorganismer og enzymer, der er involveret i den anaerobe nedbrydning af organisk materiale.

Fysiske præbehandlingsmetoder, som ultralyd og vådmaling, har til formål at øge overfladearealet og porøsiteten af biomassen. Dette gør det lettere for enzymer og mikroorganismer at nedbryde materialet, hvilket accelererer biogasproduktionen. Derudover er metoder som ekstrudering og mikrobølgebehandling blevet undersøgt for at forbedre effektiviteten af nedbrydningen. Desværre er de energiintensive, dyre og kan føre til miljømæssige problemer, især når de anvendes gentagne gange. Lignin, som er en af de vigtigste bestanddele i lignocellulose, kan ikke fjernes ved fysiske præbehandlinger, hvilket begrænser adgangen af enzymer til cellulose og hæmmer biogasproduktionen.

Kemiske præbehandlingsmetoder, der anvender alkaliske, sure eller ioniske væsker, kan imidlertid bryde den komplekse cellevæg og frigive mere organisk materiale. Alkalisk præbehandling får celler til at svulme ved højere koncentrationer af hydrogenioner, hvilket gør dem mere modtagelige for enzymatisk nedbrydning. Dette fører til en øget effektivitet i den efterfølgende hydrolyseproces og dermed en højere produktion af biogas. En af fordelene ved kemisk præbehandling er den hurtigere nedbrydning af biomasse, men den kræver også betydelig energi og kan medføre et forøget forbrug af kemikalier.

Biologisk præbehandling, som involverer bakterier, svampe eller alger, udnytter mikroorganismers naturlige evne til at nedbryde cellulose og hemicellulose. Dette kan gøres ved at anvende termofile eller mesofile bakterier, som producerer enzymer, der aktivt nedbryder de komplekse strukturer. En af fordelene ved biologisk præbehandling er den relativt lave energiforbrug, da den ikke kræver ekstreme temperaturer eller kemikalier. Dog kræver denne metode længere tid, typisk mellem 10 og 14 dage, og har derfor begrænsninger i forhold til kommerciel anvendelse.

De fysikokemiske metoder som superkritiske væsker, dampeksplosion og mikrobølgebehandling kombinerer fordelene ved både kemiske og fysiske processer. Superkritisk CO2 og dampeksplosioner kan effektivt nedbryde lignocellulose og forbedre enzymernes adgang til cellulose. Selvom disse metoder også er effektive, kræver de specialiseret udstyr og kan være dyre i drift.

I forhold til biogasproduktion er det vigtigt at forstå, at præbehandlingens hovedformål er at gøre de komplekse forbindelser i biomassen lettere tilgængelige for de mikroorganismer, der er ansvarlige for nedbrydningen i anaerobe reaktorer. Ud over de tekniske aspekter er det også nødvendigt at tage højde for miljøpåvirkningerne af præbehandlingen. For eksempel kan kemisk præbehandling føre til forurening af jorden og vand, som kan reducere effekten af biogassen og forringe kvaliteten af affaldet. Øget opmærksomhed på den miljømæssige bæredygtighed af disse processer er derfor afgørende, især når vi sigter mod en mere grøn energiomstilling.

Yderligere er det relevant at forstå, at kombinationen af præbehandlingsteknologier med miljøvenlige opløsningsmidler (såkaldte "grønne opløsningsmidler") i fremtiden kunne øge produktiviteten og samtidig reducere de negative miljøpåvirkninger. Teknologier som mikrobølgebehandling eller superkritiske væsker kan integreres med grønne opløsningsmidler for at opnå bedre resultater med lavere energi- og kemikalieforbrug.

For at afslutte er det vigtigt at understrege, at ingen enkelt præbehandlingsmetode er universelt anvendelig. Valget af metode afhænger af biomassetypen, de specifikke mål med biogasproduktionen og de økonomiske samt miljømæssige overvejelser, der er på spil. Effektiviteten af præbehandling kan optimeres gennem en strategisk kombination af teknologier, der er skræddersyet til de specifikke krav i hvert enkelt tilfælde.

Hvad er den evige sjæls natur ifølge gamle indiske filosofier?
Hvordan levede folk i en verden hvor hver bygning rakte mod himlen?
Hvordan Jazz Bashara Navigerer Livsfare og Teknologisk Sårbarhed i "Artemis"