Hvad er en clathrate?

En clathrate er en type hydrat eller vandforbindelse, hvor molekyler af et andet stof er fanget i en burlignende struktur sammensat af vandmolekyler.Det fangede molekyle er normalt en gas ved normalt tryk og temperatur.Clathrates er islignende faste stoffer, der generelt dannes ved høje tryk og lave temperaturer.Blandt de bedst kendte og mest studerede er et metanhydrat, der forekommer naturligt i store aflejringer under havbunden i mange dele af verden.Disse kan være en potentiel energikilde, men der er også bekymring for, at en pludselig frigivelse af store mængder clathratmetan, måske bedt om af global opvarmning, kunne være katastrofalt.

Den grundlæggende enhed for de fleste clathrates er en dodecahedron sammensat af 20 vandMolekyler arrangeret til dannelse af 12 femkantede ansigter med et hul center, der kan besættes af et "gæstemolekyle."Strukturen holdes i det væsentlige sammen af brintbindinger mellem vandmolekylerne, men stabiliseres af gæstemolekylerne.Da dodecahedra ikke kan pakkes sammen for at udfylde alt det tilgængelige rum, forekommer andre polyhedrale former også, så der dannes et gitter.På grund af denne variation i burformerne, og det faktum, at ikke alle burene nødvendigvis er besat, kan clathrates ikke have præcise kemiske formler.Denne forbindelse forekommer i store mængder forskellige steder omkring kanterne på alle kontinenter og i permafrostregionerne i Sibirien og Alaska.Det er blevet estimeret, at disse aflejringer udgør den største reserve af carbonhydrider på planeten, hvilket langt overstiger kendte reserver af kul, olie og naturgas.De menes at have dannet sig fra metan produceret af mikrobiel aktivitet under de anaerobe forhold i sedimenter lige under overfladen af havbunden eller på land, hvor temperaturerne er tilstrækkeligt lave.Selv i tropiske regioner er havbundstemperaturerne lave nok til clathrate -dannelse, hvor trykket giver dem mulighed for at størkne i nogle få grader over frysepunktet.

I betragtning af de store mængder metan, der er gemt i disse aflejringer, er de blevet betragtet som et potentialeKilde til naturgas.Der kan dog være alvorlige tekniske vanskeligheder, der er involveret i dens ekstraktion, der gør det uøkonomisk.Sovjetunionen foretog en række mislykkede forsøg på at udtrække gas fra sibirske permafrost -clathrate -aflejringer i 1960'erne og 1970'erne.Der er også bekymring for, at de metoder, der bruges til at frigive den fangede gas, kan destabilisere aflejringerne, hvilket potentielt kan føre til forsyn og jordskred.

Selvom clathrate -aflejringer kan repræsentere en enorm uudnyttet energiressource, kan de også udgøre en alvorlig fare.De er ikke stabile uden for temperatur- og trykforholdene, hvor de forekommer, og der er bekymring for, at den globale opvarmning kan gøre dem ustabile.Dette udgør en todelt trussel.

For det første kan smeltningen af clathrate -is blandet med sedimenter ved kontinentale kanter resultere i massive jordskred og deraf følgende tsunamier.Der er bevis fra den relativt nylige geologiske fortid for, at dette kan have sket ved Norge -kysten.For det andet er metan en potent "drivhus" gas, der fælder opvarmning i atmosfæren i endnu større grad end kuldioxid.Den pludselige frigivelse af enorme mængder af denne gas kunne fremskynde den globale opvarmning, hvilket igen kan forårsage yderligere destabilisering.Igen er der geologisk bevis for, at dette kan være sket i fortiden gennem naturlige processer, og der er fra 2011 særlig bekymring for metanhydrat i permafrostaflejringer.