A természetes gáz, amely többnyire metánból és más szénhidrogén-vegyületekből áll, különböző geológiai folyamatok során keletkezik. Az elsődleges forrás a kerogén, amely finom szemcséjű üledékekben, különösen a palákban és agyagokban halmozódik fel. A kerogén hőmérséklet- és nyomás hatására különböző típusú szénhidrogének, köztük a termogén gázok keletkezéséhez vezetnek. A magas hőmérséklet és a magas nyomás kombinációja az, ami előidézi a kerogén lebomlását. A termogén gázok keletkezésének két fő folyamata ismert: az olaj kezdeti fázisában képződő olaj másodlagos hőbontása, valamint az organikus üledékek közvetlen hőbontása. Az előbbi az úgynevezett elsődleges termogén gáz, mert az olajjal egy időben képződik, míg az utóbbi másodlagos termogén gáz, mivel egy oldhatatlan szilárd anyag, a pirolbitumen kíséretében jön létre.

A termogén gázok kialakulásához szükséges időtartam pontosan nem ismert, bár általában elhúzódó folyamatnak tekintik. Ez a gázképződés az idők folyamán több évtizedes, vagy akár évszázados fejlődést is igényelhet. A termogén gázok tehát nemcsak az üledékek kémiai összetételétől, hanem a geológiai folyamatok időbeli eloszlásától is függnek.

A természetes gáz összetétele jelentős mértékben eltérhet, mivel számos vegyületet tartalmaz, amelyeket az emberi tevékenység és a természeti környezet egyaránt befolyásol. A legnagyobb mennyiségben metán található, de az etán, propán, bután, pentán és más nehezebb szénhidrogének is jelen lehetnek. Emellett a nitrogén, szén-dioxid, hidrogén-szulfid és egyéb kénvegyületek, mint a merkaptánok, karbonil-szulfid és kén-dioxid is gyakori összetevők. A gázok gyakran tartalmazhatnak apró mennyiségben hidrogént, argont és héliumot is. A kutatások szerint a természetes gázok még apró mennyiségben nehézfémeket, mint arzén, higany, szelén és urán is tartalmazhatnak.

A természetes gázok osztályozásában különbséget kell tenni az összetevőik alapján, ami az ipari alkalmazások szempontjából rendkívül fontos. A gázok lehetnek szárazak, nedvesek vagy kondenzátumok, attól függően, hogy mennyi szénhidrogén van jelen, amely nehezebb a metánnál. A száraz gázok olyanok, amelyekben gyakorlatilag minden más szénhidrogént eltávolítottak, így szinte tiszta metánt tartalmaznak. Ezzel szemben a nedves gázok folyékony fázist képeznek, amikor felszínre hozzák őket, mivel a metán mellett egyéb szénhidrogének is jelen vannak. A kondenzátumok, amelyek gázképződés közben a rétegekben folyadékot képeznek, szintén jelentős szerepet játszanak a gázbányászatban.

A gázokat további jellemzők alapján is osztályozzák, például a "szegény" és "gazdag" kifejezésekkel, amelyek a gázokban található folyékony szénhidrogének mennyiségére utalnak. A "szegény" gázok esetében ez a mennyiség 2 gallon/1000 köbméternél kevesebb, míg a "gazdag" gázoknál a folyékony szénhidrogén tartalom meghaladja az 5 gallon/1000 köbmétert. A kéntartalom szintje is meghatározza a gáz osztályozását, ahol az alacsony H2S-koncentrációjú gázokat "édesnek", míg a magas koncentrációjú gázokat "savanyú" gázoknak nevezik.

A természetes gáz forrásának megértéséhez figyelembe kell venni, hogy a geológiai képződmények alapján két fő típusú gáz létezik: a konvencionális és az unkonvencionális gázok. A konvencionális gázok azok, amelyek szabad gázként, természetes sziklaforrásokban találhatók, például karbonátokban, iszapkőben vagy homokkövekben. Ezek a gázok közepes vagy magas porozitású rétegekben találhatók, és a gáz szabadon áramolhat a rétegekben, ami egyszerűbb és gazdaságosabb kitermelést tesz lehetővé. Ezzel szemben az unkonvencionális gázok, mint például a palagáz, a sűrű homokkőben lévő gáz vagy a széntartalmú gázok, speciális geológiai jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek miatt a kitermelésük több technológiai kihívást jelent.

A palagáz, amely gyakran 1500 m-nél mélyebben található, a szerves anyagokhoz kötött formában jelenhet meg, és a kereskedelmi kitermeléshez jelentős hidraulikus repesztést igényel. Ehhez víz és propant anyagok injektálására van szükség, hogy a repedéseket fenntartsák a gáz kiáramlásához. A szoros gázok, bár magas porozitással rendelkeznek, rendkívül alacsony permeabilitásúak, ami megnehezíti a gáz szabad áramlását. A szénhidrogén alapú gázok, vagy széntartalmú gázok, jellemzően alacsonyabb mélységben találhatók, és gyakran víz eltávolítása szükséges a kitermelés előtt, mivel a víz adszorbeálja a metánt a szén felületein.

Az unkonvencionális gázok kitermeléséhez használt technológiák, mint a fracking, jelentős víz- és energiafelhasználással járnak, ezért a környezeti hatások és gazdasági hatékonyságuk is fontos tényezők a gazdasági döntések meghozatalában.

Milyen jövőbeli kilátásokkal rendelkezik a szén alapú szintetikus földgáz (SNG) előállítása?

A szén alapú szintetikus földgáz (SNG) előállítása a szén gázosításával és metanálásával egy ígéretes technológia, amely hozzájárulhat a szén használatának környezeti hatásainak csökkentéséhez, miközben tisztább és fenntarthatóbb energiaforrást biztosít. Az SNG előállítása számos előnnyel járhat, például csökkentheti a szén-dioxid-kibocsátást, javíthatja a levegő minőségét és könnyen szállítható, tárolható energiaforrást kínál. Azonban a folyamat költségei és a CO2-kibocsátás környezeti hatásai még mindig komoly kihívást jelentenek, amelyek megoldásához folytatódnak a kutatás-fejlesztési erőfeszítések. A szén gázosítása és metanálása hosszú távon hozzájárulhat a fosszilis tüzelőanyagoktól való csökkentett függőséghez és segíthet a klímaváltozás elleni globális célok elérésében.

A szén gázosításának egyik fejlett technológiája a Foster Wheeler által kifejlesztett szállítható gázosító rendszer, amely a különböző táplálóanyagokat szintetikus gázzá alakítja, amely alkalmas energia előállítására, vegyipari szintézisre és folyékony üzemanyagok előállítására. A TRIG rendszer, amely a Foster Wheeler egyik szabadalma, különösen rugalmas és költséghatékony megoldás, amely távoli és kisebb léptékű alkalmazások számára is ideális. A gázosítási technológia a magas hatékonyságáról és alacsony emissziójáról ismert, miközben képes a különböző táplálóanyagok széles skáláját kezelni.

A gázosítási folyamat során az egyik legnagyobb kihívás, hogy különböző típusú táplálóanyagokat kell kezelni. A gázosításhoz használt anyagok széles spektrumot ölelnek fel, beleértve a magas nedvességtartalmú, magas hamutartalmú anyagokat is. A folyamat különösen fontos szerepet játszik a fenntartható energiaellátásban, mivel képes csökkenteni a fosszilis tüzelőanyagok felhasználásával járó környezeti hatásokat. Emellett integrálható más technológiákkal, mint például a szén-dioxid megkötési és tárolási (CCS) megoldásokkal, ami még környezetbarátabbá teszi a folyamatot.

Az indirekt folyadékágyas gázosítás esetében az energiát egy külső hőcserélő egységen keresztül adják a gázosítóhoz. A külső hőforrás rendszerint egy kazán, amely külön üzemanyagot éget el, például földgázt, hogy előállítsa a szükséges hőt. Ez a módszer lehetővé teszi a hőmérséklet pontosabb szabályozását, amely növeli a szintetikus gáz minőségét és hatékonyságát. Az indirekt gázosítás előnye, hogy jobban szabályozható a gázosítás hőmérséklete, és a hőcserélő egységek magasabb hőmérsékleten működhetnek, mint a gázosító maga. Ez a technológia nemcsak a hatékonyságot növeli, hanem lehetővé teszi, hogy szélesebb spektrumú táplálóanyagokat használjanak, beleértve a magas víztartalmú anyagokat is.

A katalitikus gázosítás új irányvonalat képvisel, mivel alacsonyabb hőmérsékleten (600-700 °C) történik, így magasabb metántermelést eredményez. Ez a folyamat nem igényel metanálást, és az alacsonyabb hőmérséklet lehetővé teszi a katalizátorok alkalmazását, amelyek elősegítik a gázsift reakciókat és növelik a gázosítási sebességet. A katalitikus gázosítás lehetőséget ad arra, hogy az előállított szintetikus gázt közvetlenül felhasználjuk, miközben eltávolítjuk az agresszív gázokat, így a gázvezetékekben történő szállításra is alkalmassá válik.

A hidrogázosítás, egy újabb fejlesztés, a szén közvetlen átalakítását célozza metánná, hidrogén felhasználásával. Ebben a folyamatban nem szükséges metanálás, mivel a hidrogén koncentrációját a reformáló folyamat révén érik el. A Rheinbraun AG által kifejlesztett szénhidrogázosító rendszer két folyadékágyas reaktort használ, és képes szintetikus földgázt előállítani. Az ilyen típusú gázosítási rendszerek különösen előnyösek lehetnek, mivel képesek hidrogént is generálni, amely a rendszer működéséhez elengedhetetlen.

A jövőbeli kilátások között a szintetikus földgáz iránti kereslet növekedése várható, mivel világszerte egyre több ország törekszik a fosszilis tüzelőanyagoktól való csökkentett függőségre, és igyekszik elérni a klímaváltozás elleni célokat. Az SNG technológia kulcsfontosságú szerepet játszhat, mint átmeneti üzemanyag, miközben a világ a megújuló energiaforrások felé mozdul el. Különösen olyan országok számára lehet vonzó, amelyek jelentős szénkészletekkel rendelkeznek, de nem férnek hozzá földgázvezetékekhez, mint például Kína és India. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy az SNG nem tekinthető hosszú távú megoldásnak a klímaváltozás problémájára, és a világnak továbbra is erőteljesen kell támogatnia a megújuló energiaforrások fejlesztését.

Hogyan kerülhetjük el a leggyakoribb pénzügyi adatkezelési hibákat és problémákat?
Hogyan lehet változást hozni a reménytelenségben és a társadalmi kirekesztettségben?
Hogyan változtatja meg a burleszk és a kitartás az önértékelést és a személyes erőt?
Hogyan különböznek egymástól a teknősök és a számos egyedi fajuk?
Hogyan alakultak ki a családorvosi alapelvek és értékek a világ különböző régióiban?