Hořící led může nastartovat Evropu

Na rozpálenou desku položila americká geoložka Laura Sternová drolící se ledovou hroudu. Začalo to bouchat, syčet, a na desce se místo kousků ledu objevila voda, zároveň ale do laboratoře unikal metan. V praxi předvádí, jak se chová nadějný energetický zdroj budoucnosti - hydrát metanu. Lidově se mu říká hořící led. Na první pohled totiž skutečně vypadá jako přemrzlý, trochu špinavý sníh, ale když se zapálí, začne hořet oranžovým plamenem.

Laura Sternová se v Laboratoři hydrátů Americké geologické služby v kalifornském Menlo Parku experimentům s tímto palivem budoucnosti věnuje roky. "Je to velmi efektivní skladiště energie. Jeden metr krychlový hydrátu totiž za běžných okolností obsahuje asi 160 až 170 metrů krychlových metanu," říká Laura Sternová. Jen pro srovnání: na takovém množství zemního plynu (metan je jeho hlavní složkou) může běžná domácnost rok vařit.

Američané dosud patřili k premiantům ve výzkumu hořícího ledu, jehož obří ložiska jsou hlavně pod mořským dnem a část také pod permafrostem, tedy pod věčně zmrzlou půdou v arktických oblastech. Při uvádění poznatků do praxe je ale nyní předběhli Japonci: v polovině března spustili experimentální těžbu hydrátu metanu. Japonská státní agentura Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) začala pracovat na ložisku v oblasti mořského příkopu Nankai, který leží asi 50 kilometrů jižně od ostrova Honšú.

Při bližším pohledu na energetický trh není prvenství země vycházejícího slunce až tak překvapivé. Japonsko je jedním z největších světových spotřebitelů energie. Chybějí mu však významné zásoby ropy a zemního plynu. "Japonsko nemá klasické zdroje energie, ale ani ty nekonvenční, jako jsou břidlicový plyn nebo naftové písky," říká Vlasta Dvořáková z České geologické služby. Po havárii ve Fukušimě, k níž došlo před dvěma lety, navíc začalo omezovat jaderné elektrárny, které původně zajišťovaly asi čtvrtinu elektrické energie.

Proto se nyní Japonci velmi intenzivně poohlížejí po nadějných možnostech. "Mimořádnou pozornost věnují úsporám energií a také všem novým technologiím pro získávání energií. Je tedy vcelku logické, že se hydrát metanu začal těžit právě v Japonsku," podotýká Pavel Kavina, analytik nerostných surovin ministerstva průmyslu a obchodu.

Spojené státy si naopak na nedostatek energií stěžovat nemohou. Před více než 10 lety rozjely těžbu plynu z břidlicových vrstev. Zemního plynu mají díky tomu dostatek. Jeho ceny navíc poklesly, a plyn z břidlic tak vytlačuje z amerického energetického mixu uhlí i jádro. Ekonomika Spojených států se po plynové injekci vzmáhá, neboť náklady na výrobu díky levnějším energiím klesají. Podobně jako dnes břidlicový plyn v USA může v Asii, a časem třeba také v Evropě, zafungovat hořící led. Státní agentura JOGMEC chce nejprve vše důkladně odzkoušet a vyvinout technologie pro těžbu ve velkém. Pokud nenastane žádný vážnější zádrhel, plánuje spuštění komerčního dobývání metanu na rok 2018.

"Zkušební těžba ovlivní světový energetický trh spíše psychologicky. Bude-li tato technologie úspěšná a prosadí-li se komerčně, lze očekávat stejně zásadní dopady jako v případě těžby břidlicového plynu ve Spojených státech," potvrzuje Pavel Kavina. Případná změna bude opravdu výrazná: ložiska metanu v hořícím ledu totiž podle dostupných odhadů převyšují známé zásoby zemního plynu dvojaž desetinásobně. A právě metan je základní součástí zemního plynu, takže s jeho využitím nebude problém. V minulosti sloužil jako palivo do aut, a nyní zažívá renesanci. Lze ho také spalovat anebo z něj vyrábět elektrickou energii.

Stojíme na prahu plynového boomu?

Japonský experiment odstartoval slibně. Hned čtyři hodiny po začátku pokusu vyšlehl z těžní soupravy plamen. Plyn se tedy podařilo z prostoru pod mořským dnem odčerpat. A to v takové míře, že hořel.

Stále ale není jasné, zda se povede rozběhnout těžbu ve velkém. Podpora ze strany státu je nicméně silná. "Musíme neprodleně překonat problémy a využívat zdroje v mořích kolem naší země," prohlásil japonský ministr průmyslu a obchodu Toshimitsu Motegi. Jen ložisko Nankai, kde probíhá experimentální těžba, by pokrylo spotřebu zemního plynu Japonska na více než 10 let. Zásoby v japonských vodách by zemi vycházejícího slunce vystačily na 100 let.

Nejprve je ale třeba vyřešit skladování a přepravu vytěženého plynu. Těžit se bude z lodi. "Musí se vyřešit, jak výbušný plyn v tankerech skladovat. Bude zapotřebí dodržovat určitou teplotu a tlak. Teoreticky by bylo možné zpracovávat ho přímo na lodi, ale zřejmě ne ve velkém," upozorňuje geolog Zdeněk Kukal z České geologické služby. A doprava z moře na pevninu těžbu samozřejmě prodraží.

Představa, že bychom mohli od vrtu na pobřeží natáhnout potrubí, není moc reálná. "Pumpy by místo na lodi musely být na pobřeží. Tím by se snížila jejich účinnost," říká Leo Eisner, geofyzik z Ústavu mechaniky hornin Akademie věd ČR a spolumajitel poradenské společnosti Seismik, která se v USA, zemích Perského zálivu a Británii věnuje zejména těžbě břidlicového plynu.

Při těžbě mohou hrozit také výbuchy a úniky metanu, který je skleníkovým plynem. Ostatně v případě, kdy je podmořské ložisko hydrátu metanu rozsáhlejší, dochází občas k samovolným explozím. "Na mořském dně jsou četné krátery a dlouho se nevědělo, co je má na svědomí," popisuje Zdeněk Kukal. Postupně vědci ukázali na hořící led.

Vůbec poprvé si odborníci hydrátu metanu v přírodě všimli ve 30. letech - amerického chemika Hammerschmidta tehdy zarazilo, že potrubí plynovodu ucpává zvláštní kus ledu. Následně vylovili sovětští badatelé z moře u pobřeží Sibiře velké bílé hroudy. Hydrát metanu se totiž vytváří z organického materiálu, který se postupně usazoval na dně moří. Může jít o zbytky živočichů, rostlin, prvoků či řas. Když se nahromadí vrstva sedimentů, pod jejím povrchem začne chybět kyslík. Všudypřítomné bakterie pak vyrábějí z těchto organických zbytků metan. Nízká teplota a vysoký tlak jsou základními podmínkami pro to, aby se tento plyn zachytil do "klecí" tvořených z molekul ledu, a tím se zrodí hydrát metanu.

V první polovině minulého století se ale nikdo studiu hydrátu metanu příliš nevěnoval. Vědci se k hořícímu ledu vrátili teprve nedávno. Například americké ministerstvo energetiky nyní investuje do výzkumu hydrátu metanu 10 až 15 milionů dolarů ročně. A právě nové poznatky mohou pomoci rozjet těžbu. Americká geologická služba třeba otestovala těžbu metanu z hydrátů jeho nahrazováním oxidem uhličitým. Zabily by se tak dvě mouchy jednou ranou: čerpal by se metan a zároveň na dno moří ukládal skleníkový oxid uhličitý. Testy ovšem probíhaly v permafrostu na Aljašce, což bylo méně náročné než na moři.

Stravitelná těžba v moři

"Když posuzujeme rizika těžby hydrátu metanu, musíme vždy zvážit, jaké alternativy máme. Jaderné elektrárny také nejsou zcela bezpečné, spalování uhlí vede k růstu emisí, alternativní zdroje nejsou schopné zajistit dostatečné množství energie," hodnotí geofyzik Leo Eisner. Soudí, že by se několikanásobně překonal dosavadní břidlicový boom, pokud by se povedlo jímat byť jen 10 procent světových zásob metanu z hořícího ledu. "Posunuli bychom se z věku ropy do věku zemního plynu," přibližuje možnou revoluci v energetice Leo Eisner s tím, že výhodou plynu je jeho čisté spalování.

Geolog Zdeněk Kukal věří, že si Japonci s technologií těžby nakonec poradí. "Mají dokonalé ponorky i techniku pro studium hlubokomořských sedimentů. V oceánologii šlapou Spojeným státům na paty," upozorňuje. Klíčovou otázkou jsou však náklady těžby. "Obecně bychom měli být schopni získat zhruba třikrát až pětkrát více energie, než kolik investujeme," dodává geofyzik Leo Eisner.

Asijské státy si velmi dobře uvědomují, jak jsou suroviny a energie důležité. "Zejména Japonsko, Jižní Korea a v posledních letech i Čína věnují zajištění dostatku vstupních komodit pro své ekonomiky mimořádnou pozornost," říká Pavel Kavina. Podle něho jsou tyto státy dlouhodobě aktivní v surovinové diplomacii. Evropská unie má naopak co dohánět. "Strategické kroky asijských zemí v této oblasti jsou i jedním z důvodů, proč se světové ekonomické centrum přesouvá do Asie," myslí si Pavel Kavina.

Japonsko sází na těžbu metanu z hydrátu, aby se zbavilo závislosti na jiných zemích. Dnes je největším světovým importérem zemního plynu - ročně ho doveze 116 miliard krychlových metrů. Na druhé příčce importního žebříčku sestaveného Mezinárodní energetickou agenturou je Itálie se 70 miliardami a na třetí Německo se 68 miliardami krychlových metrů dovezeného zemního plynu. V první desítce je pak Francie, Británie a Španělsko.

V Evropě jsou sice ložiska plynu v břidlicích, byť většinou ne tak vydatná jako ve Spojených státech. Těžba ale zde vzbuzuje obavy - důvodem je možná kontaminace podzemních vod používanými chemikáliemi a také výrazná dopravní zátěž. Jiných možností, jak zemní plyn získat, není mnoho.

Ložiska hořícího ledu se v Evropě nacházejí u pobřeží Španělska, Skandinávie nebo Británie. Těžba v moři bude ostatně pro Evropany stravitelnější než vrtání a pouštění chemikálií do břidlic "za humny". I proto by nejnovější japonské objevy mohly Evropě pomoci dostat se k levnějším zdrojům energie.

Oslabené Rusko a Katar

Česko se ale v příštích letech s největší pravděpodobností břidličnou ani hydrátovou velmocí nestane. Bude se muset spolehnout hlavně na tradiční uhlí a doplnit ho jádrem. "Díky své geologické stavbě Česko prakticky nedisponuje relevantními zásobami ropy a zemního plynu," upozorňuje analytik Pavel Kavina s tím, že většina odborníků vidí existenci rozsáhlých zásob břidlicového plynu u nás spíše skepticky. Zatím však neproběhl důkladnější průzkum zaměřený na tuto nekonvenční surovinu, jejíž ekologické zátěže se ale Evropa obává.

"Jelikož jsme vnitrozemský stát, budou naše možnosti využívat hydrát metanu limitované," dodává Pavel Kavina. Zdejší geografické podmínky podle něho omezují i masivní využívání současné generace obnovitelných zdrojů. "Zbývá nám tedy mix postavený přednostně na jaderné energetice a hospodárném využívání domácích zásob uhlí, kde by podíl jádra postupně narůstal," zdůrazňuje.

Ovšem Česku by z rozvoje těžby hořícího ledu v Evropě také mohly plynout výhody. Jelikož se hydrát metanu nachází téměř ve všech mělkých mořích, přestalo by se nerostné bohatství koncentrovat do několika málo zemí. "Tradiční vývozci zemního plynu jako Rusko a Katar by výrazně oslabili a přímořské státy by se staly soběstačnými," hodnotí Leo Eisner. "Strategicky uvažující země se budou snažit mít svůj energetický mix co nejpestřejší," věří Pavel Kavina. Už proto by Evropa měla s hořícím ledem počítat.

Česko sice nemá k ložiskům hydrátu metanu přístup, ale s rozvojem těžby této suroviny by se mohlo dočkat nižší ceny zemního plynu, neboť ho tak bude na evropském trhu dostatek.

AUTOR: Eva Hníková