Αόρατος και άοσμος φίλος

Φωταέριο και φυσικό αέριο

Αυτό που ήξεραν οι παλιοί σαν γκάζι στην Ελλάδα ήταν το φωταέριο. Το διέθεσε στην αγορά, για πρώτη φορά το 1857, η Γαλλική Εταιρεία Φωταερίου, που το 1939 περιήλθε στον Δήμο Αθηναίων. Παραγόταν από τους γαιάνθρακες, δηλαδή κάρβουνο σε κοιτάσματα βαθιά στη γη. Το φέρνουν στην επιφάνεια οι ανθρακωρύχοι και από τους γαιάνθρακες, με θερμική επίδραση, παράγονται το λεγόμενο «κοκ», μια συμπαγής μορφή άνθρακα χρήσιμη στη σιδηρομεταλλουργία, και το επίσης πολύ χρήσιμο φωταέριο. Η εργασία στις εγκαταστάσεις παραγωγής του γκαζιού ισοδυναμούσε με καταδίκη αφού οι συνθήκες ήταν ανυπόφορες για τους ανθρώπους εκεί, δίνοντας αφορμή ακόμη και σε ποιητές να τις διεκτραγωδήσουν. Σήμερα είναι αλήθεια ότι δεν έχουμε φωταέριο και εργάτες που καταντούν φυματικοί για να φθάσει αυτό στα σπίτια μας, αλλά το λεγόμενο φυσικό αέριο το οποίο περιέχει σε αναλογία μεγαλύτερη και από τα 9/10 μεθάνιο. Στην πόρτα μας φθάνει μέσα από κίτρινους καλοσχεδιασμένους σωλήνες όχι όπως το συναντούμε στα έγκατα της γης. Εκεί είναι πραγματικά φυσικό αέριο αλλά δεν λέγεται έτσι με όλες τις αναμενόμενες προσμείξεις του. Μόνο έπειτα από επεξεργασία καθαρισμένο και έτοιμο να κάνει πολλές δουλειές παίρνει το όνομα «φυσικό αέριο». Στο ξεκίνημά του, καθώς μας έρχεται μέσα από σκοτεινά και υπόγεια κοιτάσματα σέρνει μαζί του νερά, άμμο, υδρόθειο και διάφορες άλλες ανεπιθύμητες προσμείξεις, ώστε να χρειάζεται να περάσει από αρκετά βάσανα για να απαλλαγεί από όλα αυτά αλλά και από τα άλλα, τα χρήσιμα και ευπώλητα προπάνιο, βουτάνιο, για να μας έλθει με περιεκτικότητα 90% σε μεθάνιο.

Πώς δημιουργείται

Το φυσικό αέριο είναι ένα μείγμα από υδρογονάνθρακες σε αέρια μορφή και αποτελείται κυρίως από μεθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο. Το λεγόμενο φυσικό αέριο που όταν γεννιέται δεν είναι και τόσο καθαρό, το βρίσκουμε στις περισσότερες περιπτώσεις στο υπέδαφος. Τα υπολείμματα από φυτική και ζωική ύλη που βρέθηκαν κάποτε στην επιφάνεια της γης εξαιτίας διαφόρων γεωλογικών ανακατατάξεων, υποχώρησαν, θάφτηκαν στο εσωτερικό της για πολύ καιρό κάτω από τεράστιες ποσότητες λάσπης και άλλων ιζημάτων, που άσκησαν βέβαια τεράστια πίεση. Οσο προχωρούμε προς το εσωτερικό της γης η θερμοκρασία αυξάνεται. Θερμοκρασία και πίεση έχουν ως αποτέλεσμα να σπάζουν οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων άνθρακα της ζωικής και φυτικής ύλης για να παραχθεί το λεγόμενο «θερμογενές μεθάνιο», βασικό συστατικό του αερίου στα έγκατα της γης.

Ενας πρακτικός κανόνας λέει ότι: πιο κοντά στην επιφάνεια οι συνθήκες ευνοούν την παραγωγή πετρελαίου, ενώ πιο βαθιά, πέρα από τα τρία χιλιόμετρα, βρίσκουμε περισσότερο φυσικό αέριο. Επίσης φυσικό αέριο παράγεται όταν η ύλη που προέρχεται από διάφορους ζωντανούς οργανισμούς διασπάται με τη μεσολάβηση των λεγόμενων μεθανιογόνων μικροοργανισμών και προκύπτει μεθάνιο. Αυτοί οι μικροοργανισμοί απαντώνται κοντά στην επιφάνεια της Γης όπου έχουμε έλλειψη οξυγόνου, αλλά και στο πεπτικό σύστημα των περισσότερων ζώων και του ανθρώπου. Ενας τρίτος τρόπος παραγωγής μεθανίου ενεργείται μέσω αβιογενών διαδικασιών. Πολύ βαθιά κάτω από την επιφάνεια της γης υπάρχουν αέρια πλούσια σε υδρογόνο και μόρια άνθρακα, και καθώς ανέρχονται προς την επιφάνεια συναντώντας διάφορα μεταλλικά στοιχεία παράγονται πρώτα άζωτο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, αργό και νερό και στη συνέχεια κάτω από την επίδραση της τεράστιας πίεσης δίδουν τελικά και μεθάνιο.

Το ελαφρό αυτό αέριο όπως είναι αναμενόμενο ανεβαίνει προς τα επάνω και τελικά βγαίνει στην ατμόσφαιρα. Εκτός και αν συναντήσει τα κατάλληλα πετρώματα, κυρίως πορώδεις σχιστόλιθους, όπου εγκλωβίζεται και μένει εκεί περιμένοντας να το… ανακαλύψουμε. Και όταν το ανακαλύψουμε τι γίνεται; Πρέπει να μεταφερθεί.

Πώς μεταφέρεται

Επειδή στο εσωτερικό της γης βρίσκεται υπό πίεση, μια ποσότητα από το απόθεμα ανεβαίνει εύκολα στην επιφάνεια όπου επικρατεί σίγουρα μικρότερη ατμοσφαιρική πίεση. Από εκεί παραλαμβάνεται σε σωλήνες μικρής διαμέτρου και υπό χαμηλή πίεση οδηγείται σε κοντινή μονάδα προκειμένου να υποστεί μια πρώτη επεξεργασία για να απαλλαγεί από τις ανεπιθύμητες προσμείξεις. Στην περίπτωση των μεγάλων αποθεμάτων της Κεντρικής Ασίας αυτές οι εργασίες γίνονται επί τόπου και φυσικά εκεί κρατιούνται οι αρκετά χρήσιμες προσμείξεις. Το καθαρό πια «φυσικό αέριο» θα ταξιδέψει εύκολα ως τα σύνορά μας σε αγωγούς με διάμετρο από 6 ως και 48 ίντσες και με πίεση από 200 ως 1.500 psi (στα λάστιχα του αυτοκινήτου βάζουμε 30 psi) που ελαττώνει τον όγκο του κατά 600 φορές. Ενδιάμεσα, σε αποστάσεις από 64 ως και 160 χλμ. παρεμβάλλονται σταθμοί για τη διατήρηση της πίεσης στο επιθυμητό επίπεδο. Στους σταθμούς αυτούς υπάρχουν στροβιλοκινητήρες που συμπιέζουν το αέριο, ενώ την απαραίτητη για την κίνησή τους ενέργεια αντλούν καίγοντας λίγο από το ίδιο το αέριο. Σε μερικούς σταθμούς, ειδικοί κινητήρες καίγοντας λίγο αέριο παράγουν ηλεκτρισμό εξασφαλίζοντας ενέργεια για τη λειτουργία του σταθμού. Στους σταθμούς υπάρχουν επίσης μετρητές για την ποσότητα αερίου που διέρχεται και ειδικοί διαχωριστές υγρών για να αφαιρούν υδρατμούς και άλλες προσμείξεις από το αέριο. Ενδιάμεσα στους αγωγούς υπάρχουν και βαλβίδες που λειτουργούν σαν δικλίδες ασφαλείας, και έχουν τη δυνατότητα να κλείσουν απομονώνοντας ένα τμήμα του αγωγού προκειμένου να γίνουν με ασφάλεια εργασίες συντήρησης και αντικατάστασης. Ολα παρακολουθούνται από μακριά με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών στους μεγάλους σταθμούς ελέγχου. Τις πληροφορίες συλλέγουν ειδικοί αισθητήρες τοποθετημένοι κατά μήκος του αγωγού αλλά και τα «γουρουνάκια», ρομποτικοί μηχανισμοί επάνω σε ρόδες που μπορούν να κινηθούν μέσα στον αγωγό και να εξετάζουν την κατάστασή του.

Το φυσικό αέριο προέρχεται από κοιτάσματα όπου συνυπήρχε με αργό πετρέλαιο, βρισκόταν μόνο του ή προήλθε από κάποιες καύσεις. Σε όλες τις περιπτώσεις πρέπει να απαλλαγεί σε ειδικές μονάδες, στην αρχή της διαδρομής του, από τις διάφορες προσμείξεις, όπως αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο, πεντάνιο, υδρόθειο, ορισμένες από τις οποίες πωλούνται στη συνέχεια και σε πολύ καλές τιμές μάλιστα. Πιο πριν, κοντά στην πηγή προέλευσής του, έχει καθαριστεί από στερεά υπολείμματα, άμμο, πέτρες αλλά και με τη βοήθεια ειδικών θερμαντήρων. Καίγοντας λίγο από το αέριο επιτυγχάνεται η διατήρησή του σε συγκεκριμένη θερμοκρασία, γιατί αν κατεβεί πιο κάτω σχηματίζονται υδρίτες, κάτι σαν μικρά κομμάτια πάγου με εγκλωβισμένο το μεθάνιο στο εσωτερικό τους οι οποίοι συσσωρεύονται και φράζουν τους σωλήνες.

Πετρέλαιο και φυσικό αέριο, το τρίτο κύμα

Αυτή τη στιγμή όσοι ξέρουν και διαχειρίζονται τα αποθέματα φυσικών καυσίμων δεν ανησυχούν. Αντίθετα γνωρίζουν ότι δεν χρειάζεται καν να ψάξουν εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής ενέργειας για αρκετές ακόμη δεκαετίες! Μακρινός απόηχος ο πανικός της δεκαετίας του 1970. Από εκεί που κάποτε οι υπολογισμοί ανέβαζαν τα διαθέσιμα αποθέματα του πετρελαίου σε 650 δισεκατομμύρια βαρέλια, τώρα με τις νέες μεθόδους ανίχνευσης και εξόρυξης ανεβάζουν τις διαθέσιμες ποσότητες σε περισσότερα από ένα τρισεκατομμύριο βαρέλια. Και έτσι, για τα επόμενα 50 χρόνια όλα μπορούν να συνεχίσουν να κυλούν όπως σήμερα – άλλωστε ο άνθρωπος είναι αποφασισμένος να στραγγίσει κυριολεκτικά τον πλανήτη και από την τελευταία σταγόνα πετρελαίου και από το τελευταίο λίτρο καύσιμου αερίου.

Τα 2/3 των κοιτασμάτων πετρελαίου που ανακαλύπτονται, προς το παρόν παραμένουν στη Γη διότι έπειτα από κάποιο σημείο δεν συμφέρει πλέον η άντλησή του. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και με το φυσικό αέριο. Αλλά οι μέθοδοι εξόρυξης εξελίσσονται συνεχώς. Για παράδειγμα, κάτω από τον ποταμό Ορενόκο στη Βενεζουέλα ανακαλύφθηκε ένα κοίτασμα – ανάλογο με αυτό της Σαουδικής Αραβίας – 180 τρισ. λίτρων, αρκετό για να γεμίσουν 90 εκατομμύρια πισίνες ολυμπιακών διαστάσεων. Ενα άνοιγμα σε δύο τεκτονικές πλάκες, όπου απορρίπτονταν επί χρόνια τα φυτικά κατάλοιπα που συμπαρέσυρε ο ποταμός, δημιούργησε αυτό το απόθεμα σε βάθος 350-600 μέτρων. Συνήθως αυτά τα κοιτάσματα βρίσκονται σε κατάσταση μεγάλης πίεσης, και έτσι όταν ανοίγεται κάποιο φρεάτιο η διαφορά σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια επιτρέπει στο πετρέλαιο να ανεβεί στην επιφάνεια εύκολα. Αν όμως είναι πολύ παχύρρευστο όπως αυτό στον Ορενόκο, τι γίνεται; Σκάβεις 1.500 φρέατα γύρω από το κοίτασμα και δημιουργείς οριζόντιους και όχι κάθετους αγωγούς πρόσβασης σε αυτό. Το πετρέλαιο ρέει στα πλάγια και ταυτόχρονα υφίσταται ενέσεις νάφθας, μιας διαλυτικής ουσίας που το αραιώνει αρκετά ώστε να φθάνει στην επιφάνεια της γης με τη βοήθεια αντλιών. Επομένως τίποτε δεν φαίνεται ικανό να μας σταματήσει, και σε χονδρικούς υπολογισμούς φαίνεται ότι μια βελτίωση κατά 1% στις ποσότητες άντλησης ενός μεγάλου κοιτάσματος παρατείνει περίπου κατά τρία χρόνια τα περιθώρια άντλησης.

Και όταν το υγρό καύσιμο φθάνει στην επιφάνεια μεταφέρεται με τον ίδιο τρόπο όπως και το φυσικό αέριο, αν και όχι το ίδιο εύκολα αφού είναι αρκετά παχύρρευστο. Χρειάζονται αγωγοί διαμέτρου περίπου ενός μέτρου θαμμένοι λίγο πιο κάτω από την επιφάνεια ή στον βυθό της θάλασσας υπό κάποια πίεση και με τη μεσολάβηση σταθμών για να διατηρείται η πίεση στα σωστά επίπεδα.

Η διαφορά από το πετρέλαιο έγκειται στο ότι το φυσικό αέριο είναι μια υπόθεση υπό εξέλιξη. Οχι μόνο διότι μεθάνιο μπορούμε να παράγουμε καίγοντας και τα σκουπίδια μας αλλά διότι ανακαλύπτουμαι και νέα κοιτάσματα. Ιδιαίτερα στις παγωμένες εκτάσεις της Αλάσκας και της Σιβηρίας έχουμε έναν νέο σχηματισμό: τους υδρίτες μεθανίου, τον «πάγο που καίγεται». Χάρη στην ιδιότητα των παγοκρυστάλλων να εγκλωβίζουν στο εσωτερικό τους άλλα μόρια μικρής μάζας, υπάρχουν τεράστια αποθέματα υδριτών, πάγου δηλαδή όπου στο εσωτερικό του υπάρχει μεθάνιο το οποίο μπορεί να απελευθερωθεί και να χρησιμοποιηθεί αργότερα σαν καύσιμο.

Αυτό θα είναι το τρίτο κύμα στην εκμετάλλευση των φυσικών καυσίμων ώσπου να παρουσιαστεί κάτι καινούργιο, καθώς οι γνώσεις μας επεκτείνονται. Ενα μόνο παράδειγμα θα αναφέρουμε εδώ, αρκετά όμως εντυπωσιακό: Εχει διατυπωθεί η ιδέα – αντί για την ευρυζωνική πρόσβαση στο Internet που επιτρέπει να κατεβάζεις ό,τι θέλεις και φθηνά από το Διαδίκτυο μέσω των τηλεφωνικών γραμμών όπως γίνεται ως σήμερα – να υλοποιηθεί μέσω των αγωγών του φυσικού αερίου στο μισό του σημερινού κόστους!! Ετσι θα έχουμε πλέον καύσιμα πιο καθαρά, χωρίς ανεπιθύμητα… λιπαρά και με χρήσιμα «πρόσθετα».


Προπάνιο για τους «Ιντιάνα Τζόουνς»

Στη μονάδα επεξεργασίας, μεταξύ άλλων απομακρύνονται οι υδρατμοί με τη βοήθεια γλυκόλης και το υδρόθειο με τη βοήθεια αμινών ώστε να φθάσει η περιεκτικότητα σε θειάφι να είναι μικρότερη από 5,7 μιλιγκράμ στο κυβικό μέτρο, και έτσι να είναι αλήθεια ότι καίγοντας φυσικό αέριο βοηθάς στην εξάλειψη της όξινης βροχής. Με το δίκιο τους όμως κάποιοι πελάτες των σουμπερμάρκετ στέκονται απορημένοι μπροστά στις μικρές φιάλες που συνηθίσαμε να αποκαλούμε γκαζάκια και απορούν για το αν πρέπει να αγοράσουν αυτά με το βουτάνιο ή τα άλλα με το προπάνιο. Το προπάνιο και το βουτάνιο υπό συνθήκες μεγάλης πίεσης κυκλοφορούν σε μορφή υγρού καυσίμου, δηλαδή υγραερίου. Σε κανονικές θερμοκρασίες δωματίου απαντά υπό μορφήν αερίου, αλλά στους 0 βαθμούς Κελσίου το βουτάνιο μετατρέπεται σε υγρό. Αντίθετα το προπάνιο για να γίνει υγρό πρέπει να φθάσουμε σε θερμοκρασίες 42 βαθμών Κελσίου υπό το μηδέν, για να υγροποιηθεί με τη συνηθισμένη ατμοσφαιρική πίεση. Ετσι καταλαβαίνουμε ότι όποιος δεν πρόκειται να κάνει ορειβασία σε παγωμένους ορεινούς όγκους μπορεί άνετα να αγοράσει γκαζάκι με βουτάνιο, ενώ οι Ιντιάνα Τζόουνς χρειάζονται κάτι σε προπάνιο.


Το μεθάνιο όμορφα καίγεται

Το μόριο του μεθανίου είναι η αποθέωση της συμμετρίας και της… γονιμότητας. Ενα άτομο άνθρακα στο κέντρο ενός κανονικού τετραέδρου και στις κορυφές του τέσσερα άτομα υδρογόνου να ικανοποιούν την τάση του άνθρακα να σχηματίσει τέσσερις απλούς δεσμούς και ταυτόχρονα να τον εγκλωβίζουν και να μην τον αφήνουν εύκολα να ενωθεί με άλλους άνθρακες. Οταν όμως πάρει φωτιά, δηλαδή τη θερμότητα που παρέχει έστω και ένα απλό σπίρτο, και αρχίσει να ενώνεται με το οξυγόνο το τετράεδρο κυριολεκτικά κατεδαφίζεται, τα υδρογόνα δεσμεύονται με οξυγόνο δίνοντας νερό σε μορφή υδρατμών, ενώ τα άτομα άνθρακα ενώνονται με οξυγόνο δίνοντας διοξείδιο του άνθρακα. Η όμορφη γαλαζοπράσινη φλόγα οφείλεται σε κάποια μόρια άνθρακα ενωμένα μεταξύ τους και με υδρογόνο όπου, όσο διαρκεί η καύση, κάποια ηλεκτρόνια αλλάζουν στοιβάδα και πέφτοντας πίσω στην αρχική εκπέμπουν αυτή την ακτινοβολία. Αν η παροχή αέρα δεν είναι καλή, η φλόγα κιτρινίζει, δείγμα ότι η ένωση με το οξυγόνο δεν είναι πλήρης και σχηματίζεται το επικίνδυνο για τον άνθρωπο μονοξείδιο του άνθρακα.


Υποδομή που έχουμε (ή θα έχουμε) στην Ελλάδα

Μπαίνοντας από τη Βουλγαρία συναντούμε:

* Κεντρικό αγωγό μεταφοράς αερίου υψηλής πίεσης (70 bar) από τα ελληνοβουλγαρικά σύνορα ως την Αττική, συνολικού μήκους 512 χλμ.

* Κλάδους μεταφοράς υψηλής πίεσης προς την Ανατολική Μακεδονία και Θράκη, τη Θεσσαλονίκη, τον Βόλο και την Αττική, συνολικού μήκους 440 χλμ.

* Μετρητικούς και ρυθμιστικούς σταθμούς για τη μέτρηση της παροχής αερίου και τη ρύθμιση της πίεσης.

* Σύστημα τηλεχειρισμού, ελέγχου λειτουργίας και τηλεπικοινωνιών.

* Κέντρα λειτουργίας και συντήρησης σε Αττική, Θεσσαλονίκη, Θεσσαλία και Ξάνθη.

Επίσης, επεκτείνεται και το σύστημα μεταφοράς από την Κομοτηνή ως τα ελληνοτουρκικά σύνορα (θέση Κήποι). Ακόμη σχεδιάζονται: το μήκος του αγωγού από την Κομοτηνή ως τον Σταυρολιμένα ή τον Ασπροπόταμο της Ηπείρου στις ακτές του Ιονίου να είναι περίπου 600 χλμ., ενώ το μήκος του υποθαλάσσιου αγωγού Ελλάδας – Ιταλίας θα είναι περίπου 220 χλμ. Το κόστος του χερσαίου τμήματος του αγωγού ανέρχεται σε 600 εκατ. ευρώ, ενώ το κόστος του υποθαλάσσιου τμήματος περίπου σε 300 εκατ. ευρώ. Θα καταβληθεί προσπάθεια ώστε το έργο να επιδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ενωση και συγκεκριμένα από το 4ο Κοινοτικό Πλαίσιο Στήριξης. Ο αγωγός θα αποτελέσει τμήμα του οριζόντιου άξονα αγωγών που θα μεταφέρουν φυσικό αέριο από τα κράτη της Κασπίας και της Κεντρικής Ασίας, μέσω Τουρκίας και Ελλάδας, προς τη μεγάλη αγορά της Δυτικής Ευρώπης.

Επιπλέον υπάρχει και ένας σταθμός αποθήκευσης υγρού μεθανίου, που μεταφέρεται με πλοία από την Αλγερία, στη βραχονησίδα Ρεβυθούσα στον Σαρωνικό. Οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης του υγροποιημένου φυσικού αερίου στη Ρεβυθούσα περιλαμβάνουν:

* Δύο δεξαμενές αποθήκευσης συνολικής χωρητικότητας 130.000 κ.μ. (65.000 κ.μ. εκάστη)

* Εγκαταστάσεις ελλιμενισμού δεξαμενοπλοίων

* Κρυογενικές εγκαταστάσεις

* Αεριοποιητές, για την επαναεριοποίηση του LNG και την τροφοδοσία του συστήματος μεταφοράς

* Δύο αγωγούς διασύνδεσης της Ρεβυθούσας με το σύστημα μεταφοράς.

* Ναυλωμένο δεξαμενόπλοιο χωρητικότητας 29,500 κ.μ. ΥΦΑ.