رمزگشایی از سوخت‌های فسیلی

به گزارش ایسنا و به نقل از ام.آی.تی نیوز، سوخت‌های فسیلی که بیشتر انرژی جهان را تامین می‌کنند، از نوعی سنگ موسوم به "کروژن"(kerogen) نشات می‌گیرند و امکان به دست آوردن این سوخت‌های فسیلی، به اندازه سنگ و اتصال فضاهای خالی داخل آن بستگی دارد.

اکنون برای نخستین بار، گروهی از پژوهشگران دانشگاه "ام.آی.تی"(MIT)، تصاویری سه‌بعدی از ساختار داخلی کروژن ارائه داده‌اند که جزئیات مشخص شده در آن، تا ۵۰ برابر بزرگتر از جزئیات ارئه شده پیشین است. شاید این تصاویر بتوانند پیش‌بینی‌های دقیقی در مورد میزان نفت یا گازی که ممکن است از سنگ به دست آید، ارائه دهند. گفتنی است که تصاویر، تغییری در به دست آوردن سوخت‌های فسیلی ایجاد نمی‌کنند اما به شناسایی بهتر ذخایر قابل بازیافت گاز طبیعی منجر می‌شوند.

سوخت‌های فسیلی هنگامی شکل می‌گیرند که مواد آلی مانند گیاهان مرده در زمین دفن و با گل و لای ترکیب می‌شوند. این مواد پس از رفتن به عمق زمین، در طول بیش از میلیون‌ها سال با مواد معدنی و مولکول‌های کربن ترکیب می‌شوند. طبیعت این ترکیبات جدید، به مرور زمان و در اثر گرما و فشار تغییر می‌کند.

این نتایج جدید نشان می‌دهند که در نانوساختار کروژن، تغییرات شگفت‌انگیزی رخ می‌دهند که به سن سنگ بستگی دارد. در یک سنگ کروژن نسبتا نابالغ، فضاهای خالی بیشتری به چشم نمی‌خورد اما تقریبا هیچ اتصالی میان این فضاها وجود ندارد و همین موضوع، استخراج سوخت را دشوار می‌کند.

"رونالد پلنک"(Roland Pellenq)، از پژوهشگران دانشگاه ام.آی.تی گفت: یک کروژن بالغ، فضاهای خالی کوچکتری دارد اما این فضاها به صورت یک شبکه به هم متصل شده‌اند و می‌توان سوخت بیشتری را از آنها استخراج کرد.

این پژوهش نشان می‌دهد که اندازه معمولی فضاهای موجود در ساختار کروژن، آنقدر کم است که معادلات هیدرودینامیکی متداول، از عهده محاسبه جریان‌هایی که از میان آنها می‌گذرند، برنمی‌آیند. در نتیجه، پژوهشگران مجبور شدند روش‌های جدیدی برای محاسبه جریان‌ها ابداع کنند.

گروه پژوهشی ام.آی.تی برای به دست آوردن تصاویر جامع از این ساختار، از روش "برش‌نگاری الکترون"(electron tomography) استفاده کرد. در این روش، نمونه کوچکی از ماده زیر میکروسکوپ قرار می‌گیرد و با کمک پرتوی از الکترون، ساختار آن بررسی می‌شود تا برش‌های متقاطعی از آن شکل بگیرد. سپس، این برش‌ها ترکیب می‌شوند تا ساختار فضاهای خالی به صورت سه‌بعدی بازسازی شود.  

مقاله این پژوهش، در مجله "Proceedings of the National Academy of Science" به چاپ رسید.