إن ما شاهدناه في الفصل السابق، هو أنه سيحصل ضغط كبير على احتياطات الوقود الأحفوري التقليدي على مدى العقود القليلة الآتية. سوف يلاقي الطلب بشكل خاص على النفط خصوصاً نمواً سنوياً كبيراً، وسوف يكون من الصعب أن نحافظ على النسبة التاريخية للاحتياطي إلى الإنتاج (RP) حول القيمة .40. هكذا توجد حاجة إلى تطوير مصادر جديدة، أو غير تقليدية للوقود الأحفوري لتكمل مخزون النفط الخام التقليدي من المحتمل أن نحتاج إلى ذلك في نهاية القرن الحادي والعشرين على الأقل، عندما تتوافر هناك مخزونات كبيرة من الطاقة الأولية المتجددة، أو المُستدامة بكميات كافية لتلبي معظم الطلب العالمي على الطاقة في الأجل ،القريب تتضمن هذه المصادر الجديدة للوقود الأحفوري استخراج النفط الصناعي من رمال النفط المنتشرة وترسبات الصخور النفطية الموجودة في أجزاء عديدة من العالم، واستخراج الغاز الطبيعي من طبقات الفحم غير المستعملة المعروفة بميثان طبقة الفحم. إن استخدام الوقود الأحفوري بطريقة ألطف بيئياً على المدى البعيد من الممكن أن يطول بالوصول إلى مخزون الفحم الحجري العالمي الكبير باستخدام التقنيات المسماة تقنيات «الفحم النظيف، أو حتى بالوصول إلى مصادر هيدرات الميثان الكبيرة الممكن تواجدها في المحيطات العميقة. إذا تم إثبات أن تلطيف الكربون بحجز غاز CO₂ وتخزينه، المسمى أيضاً عزل الكربون»، هو ذو جدوى من الناحية الفنية والاقتصادية، عندها من الوقود الأحفوري بشكل جيد إلى القرن الثاني والعشرين. في هذا الفصل سوف نعرض باختصار الوضع الحالي لتطور هذه المصادر الجديدة أو غير التقليدية للوقود الأحفوري.

تمتلك كندا مصادر ضخمة من كل من الرمال النفطية والنفط الثقيل، المركزة بشكل رئيس في منطقة أثاباسكا في شمال ألبرتا. وقدر المصدر النهائي للقار (Bitumen) المحتجز في رمال هذه المنقطة وحدها بواسطة مجلس مؤسسة ألبرتا للطاقة والمرافق (AEUB)، على أنه مكافئ لحوالى 2.5 تريليون برميل من النفط التقليدي. كما هي الحال مع معظم الترسبات النفطية، فإن استخراج جميع المصادر لن يكون ذا جدوى اقتصادية وفنية. لقد قدرت مؤسسة (AEB) أن حوالى 315 مليار برميل من الصنا. النفط الخام ناعي، مساو للاحتياطي المثبت للسعودية يمكن أن يكون قابلاً للاستخراج أخيراً، من هذه المصادر يوجد حوالى 175 مليار برميل مصنفة بالاحتياطي المثبت القابل للاستخراج بواسطة طرق الإنتاج الحالية. يمثل ذلك زيادة كبيرة في إجمالي الاحتياطي المثبت للنفط الذي سيكون متوافراً عالمياً، والذي قدر حالياً بواسطة جمعية الطاقة العالمية بحوالي تريليون برميل يحصل حجز النفط الثقيل أو القار في خليط من الرمل والماء والطين، الذي قدّم حتى الماضي القريب، تحدياً كبيراً في عملية استخلاصه، وقد أدت أعمال البحث والتطوير، خلال الأربعين سنة الأخيرة، إلى طريقتين مختلفتين لاستخلاص هذا المصدر الهائل النفط الخام الصناعي. تنتج حالياً منشآت ضخمة عدة نفطاً خاماً صناعياً ذا جودة عالية من منطقة الأثا باسكا، وهناك الآن توسعات كبيرة للمنشآت إما في طريق التحضير أو في مرحلة تخطيط متقدمة. إن الطريقة المبكرة المستخدمة لاستخلاص النفط الخام الصناعي من طبقات الرمال النفطية الكندية الضخمة تبدأ مع استخراج | للطبقات السطحية (Open-Cast) الكبيرة جداً الموجودة في منقطة الأثاباسكا في شمال ألبرتا. بعدئذ تنقل الرمال المحتوية القار إلى منشأة الاستخلاص القريبة، حيث يُفصل القار عن الرمل باستخدام ماء حار، ولاحقاً يحوّل إلى نفط خام صناعي في منشأة التحسين قبل إرساله إلى مصفاة النفط. خلال هذه العملية يمكن سحب حوالى 75 في المئة من القار من الرمل النفطي، إذ يتم إنتاج برميل من النفط الصناعي من كل طنين من الرمال النفطية التي تستخرج وتعالج أول منشأة لذلك كانت «مشروع الرمال النفطية الكندية الكبير الذي يُشغل الآن : بواسطة(Suncor Energy) الذي تم افتتاحه في عام 1967 وأتبع بعملية الاستخلاص الكبيرة الثانية التي افتتحت بواسطة اتحاد Syncrude Consortium) في عام 1978. بالنسبة إلى القار الموجود في طبقات أعمق تحت الأرض، يصبح الاستخراج من دون جدوى، وقد تم تطوير طرق استخراج عدة محدّدة طبيعياً، من ضمنها تقنية الأنبوبين البسيطة، المعروفة بطريقة لتصريف الجاذبية المساعد بالبخار (SAGD) التي يتم فيها ثقب بئرين أفقيين متوازيين، واحداً فوق الآخر، ضمن طبقة الرمال النفطية المترسبة، يتم حقن البخار من الأنبوب العلوي في طبقة الرمال النفطية، الذي يُسخن القار مخفّضاً لزوجته لكي يتم تصريفه بواسطة الجاذبية إلى الأنبوب السفلي المثقب، بعدئذٍ يُضخ القار إلى منشأة التحسين لكي يتم تحويله إلى نفط خام صناعي توجد طرق أخرى محدّدة طبيعياً منها تحفيز دورة البخار (Cycle Steam Stimulation) (CSS)، واسترجاع البخار (Vapor Recovery Extraction - VAPEX) خلال طريقة (CSS)، يُحقن البخار أولاً في الرمال النفطية من بئر عمودية تقليدية خلال دورة التسخين، وتتبع هذه بدورة الضخ لنزع القار الذي قد انفصل عن الرمل خلال الدورة السابقة. أما عملية (VAPEX)، فإنها تستخدم مادة مذيبة بدلاً من البخار لفصل القار عن الرمل أولاً، تتبعها عملية ضخ مماثلة لتلك المستخدمة في عملية (CSS).

إن ثلثي إنتاج الخام الصناعي تقريباً ناتج من عمليات الاستخراج في الوقت الحاضر، أما البقية فناتجة من عمليات متنوعة موجودة طبيعيا. تم توسيع كل من الاستخراج السطحي والعمليات التي تحصل طبيعياً، وهناك أيضاً عمليات جديدة يتم التخطيط لها، بحيث إن إنتاج الرمال النفطية يشكل الآن فوق 30 في المئة من إنتاج إجمالي النفط الكندي. يقدر الإنتاج الحالي للرمال النفطية بمليون برميل في اليوم تقريباً، منشآت إضافية قيد البناء الآن أو مخطط لها، من ومع المتوقع أن ينمو الإنتاج إلى أكثر من 60 في المئة من إنتاج نفط في غرب كندا عند عام 2010 بالطبع توجد مسائل بيئية مترافقة مع إنتاج النفط الخام الصناعي على شكل واسع، منها التخلص من النفايات أو تدفق الرمل المتبقي واستخدام كميات كبيرة من الماء والغاز الطبيعي في العملية. يستخدم حالياً الغاز الطبيعي لتوليد البخار والحرارة المطلوبتين لفصل القار عن الرمل والمواد الطينية، ويستخدم الماء في عملية الفصل. إن الطاقة على شكل غاز طبيعي) المطلوبة لإنتاج برميل من القار النفطي في الوقت الحالي، هي بحدود 10-20 في المئة من في النفط الخام الصناعي الناتج، ويعتمد ذلك على عملية الاستخراج المستخدمة، وهناك طرق جديدة قيد التطوير والتحسين باستمرار لتخفيض استهلاك الطاقة، وهناك أيضاً طرق قيد التنفيذ لزيادة تدوير المياه المستخدمة في عملية الاستخراج. مثلاً، إن تخفيض درجة حرارة الماء الحار المستخدم في الاستخراج من 80 إلى 35 درجة مئوية في منشأة واحدة قد أدى إلى تخفيض كبير في كمية الغاز الطبيعي المطلوب وانبعاثات CO₂ الناتجة بعد استخلاص القار، يُعاد الرمل والمواد الصلبة المتبقية إلى موقع المنجم لكي يكتمل استصلاح الأرض يوجد حالياً أربع منشآت رئيسة عاملة منطقة في الرمال النفطية في أثاباسكا في شمال ألبرتا. إن المنشأتين الأولى والثانية اللتين يتم بناؤهما وتشغيلهما تجارياً، هما منشأة Suncor) (Energy التي تنتج حوالى 200,000 برميل يومياً من الخام الصناعي، ومنشأة (Syncrude Canada Operation) التي تنتج أيضاً حوالي 200,000 برميل يومياً، كذلك مع توسع جار لزيادة الإنتاج إلى 350,000 برميل يومياً. وتعتبر مشاريع الرمال النفطية الأثاباسكية المُدارة بواسطة شركة (Shell Canada) أن لديها قدرة إنتاجية تصل إلى65,000 برميل، يومياً، مع خطة لزيادة هذه الكمية إلى 150,000 برميل، وأخيراً شركة (Imperial Oil) التي تشغل تجهيزات Cold) (Lake بقدرة إنتاجية أعلى بقليل من 100,000 برميل يومياً من الخام الصناعي. وهناك منشآت أخرى متعددة أيضاً لا تزال إما قيد الإنشاء، أو في مرحلة التخطيط المُبكرة من التطوير.

يبين الشكل (1) إجمالي إنتاج النفط الكندي للسنوات 2001 -2005 مع تقديرات مبينة أيضاً للإنتاج حتى عام 2015. يُمكن الملاحظة أنه خلال هذه الفترة تم تقدير الإنتاج بزيادة من 2.6 مليون برميل يومياً حالياً إلى 3.6 مليون برميل يومياً عام 2015. على أي حال، تم تقدير إنتاج النفط الخام التقليدي في كندا الغربية بهبوط من حوالي 1.25 مليون برميل يومياً في عام 2001 إلى حوالي نصف هذا المستوى في عام 2015 يُشكل الإنتاج خارج الشاطيء (Offshore) الذي تدفق إلى كندا حوالى 250,000 برميل يومياً في المحيط الأطلسي عام 2005، لكن لا يتوقع له أن : ينمو أكثر ذلك. وقدرت من كلفة إنتاج النفط الخام الصناعي من الرمال النفطية بواسطة هيئة الطاقة الوطنية الكندية (2005) لتتراوح من 10 دولارات للبرميل بالنسبة إلى بعض العمليات الموجودة طبيعياً إلى 25 دولاراً تقريباً للبرميل بالنسبة إلى عمليات الاستخراج، ومع وصول أسعار النفط العالمية إلى مستويات عالمية تاريخية، أي 70 دولاراً تقريباً للبرميل في عام 2005، فإنه من المتوقع أن : ينمو الإنتاج من الرمال النفطية الكندية بشكل سريع. إن النمو في إجمالي الإنتاج بمليون برميل يومياً، خلال الفترة الزمنية المقدرة، يعود كلياً إلى إنتاج النفط الخام الصناعي من الرمال النفطية، ومعظم الإنتاج هو من عمليات الاستخراج السطحية. يشكل ذلك ازدياداً بحوالي 40 في المئة على مدى الإنتاج السنوي في عام 2003، وسوف يخدم المخزون المتنامي سوق كندا المحلية، بالإضافة إلى بعض التصدير إلى الولايات المتحدة التي تعتمد بشكل متزايد على النفط المستورد.

الشكل (1) إسقاط لإنتاج النفط الكندي حتى عام 2015.

المصدر: مبني على بيانات من توقع المخزون والإنتاج للنفط الخام الكندي 2006 -.2020

تتواجد الصخور النفطية، الشبيهة نوعاً ما بالرمال النفطية، لكن مع وجود مواد عضوية محتجزة في التشكيلات الصخرية الترسبية، في جميع بقاع العالم بكميات كبيرة جداً. يمكن فصل المواد العضوية عن الصخر وتحويلها إلى نفط باستخدام الحرارة وإضافة الهيدروجين، لكنها عملية أصعب بكثير من تلك المُستخدمة من أجل الاستخراج من الرمال النفطية ومكلفة أكثر. لقد قدرت جميعة الطاقة العالمية (2005) أن لدى الولايات المتحدة أكثر من 60 في المئة من إجمالي مصادر النفط الصخري العالمي موجود بشكل رئيس في ولايات كولورادو، یوتا و وايومينغ، وإن مُجمل احتياطي النفط القابل للاستخراج، الذي بدا أنه يمكن الحصول عليه من الصخر النفطي في الولايات المتحدة، يبلغ 500 مليار برميل تقريباً، أو حوالي نصف إجمالي الاحتياطي العالمي المُثبت من النفط الخام التقليدي. على الرغم من أن شركات نفطية عدة قد حصلت في الماضي على عقود استئجار صخور نفطية، وأنه تم بناء منشآت تجريبية صغيرة لاختبار عملية استخراج النفط، لكن كلفة الإنتاج العالية والاعتبارات البيئية أدت إلى التخلي عن كل هذه المحاولات يمكن لاستخراج النفط الخام الصناعي بكميات كبيرة من الصخر النفطي في الولايات المتحدة أن يُستأنف يوماً ما، لكن من المتوقع أن ذلك لن يظهر حتى يدفع النقص في النفط التقليدي ازدياداً كبيراً في الأسعار أعلى من تلك المتداولة اليوم. وقد وُجدت أيضاً الصخور النفطية في مناطق أخرى من العالم، واستخدمت في بعض الأحيان مباشرة مكان الفحم الحجري في المحطات الحرارية لتوليد الكهرباء، مثلاً، وصل الإنتاج في أستونيا، لهذا الغرض، إلى حوالى 30 مليون طن سنوياً في عام 1980، لكن ذلك انخفض بعدئذ إلى حوالى ثلث هذا المستوى. وإذا استمرت أسعار الفحم بالازدياد في الأسواق العالمية، يمكن بعدئذ أن يزداد استخدام الصخر النفطي لإنتاج الطاقة الكهربائية، خصوصاً في تلك البلاد ذات المصادر المحدودة من الفحم الحجري.

هناك مصدر بديل آخر للوقود الأحفوري وهو ميثان طبقة الفحم (Coal-bed Methane) وهو بشكل أساسي غاز طبيعي تم حجزه في عروق وتجعدات الفحم الحجري خلال تشكل الفحم. وبما أن مصادر الفحم الحجري كبيرة جداً وموزعة بشكل كبير حول العالم، يمثل ميثان طبقة الفحم مصدراً مهماً في مناطق عديدة. توفّر ترسبات الفحم الحجري مساحة سطحية داخلية كبيرة جداً، وبسبب ذلك فهي قادرة على تخزين كميات كبيرة من الغاز الطبيعي. بناءً على دراسة جيولوجية (2005 US Geological Survey USGS)، فإن ترسبات الفحم الحجري قادرة على تخزين 6 - 7 مرات كمية الميثان التي يمكن أن نجدها طبيعياً في الأحواض الصخرية المسامية التقليدية من الحجم نفسه، وتم تقدير هذا النوع من المصادر في الولايات المتحدة بواسطة (USGS) بحوالي 700 تريليون قدم مكعب من هذه الكمية، هناك 100 تريليون قدم مكعب يفترض أن تكون قابلة للاستخراج، وهي كمية تساوي 60 في المئة تقريباً من إجمالي الاحتياطيات الأميركية المثبتة (167) تريليون قدم مكعب). هناك مصادر في أجزاء أخرى من العالم ليست محددة بشكل جيد لكن من المتوقع أن تكون موزعة على نطاق واسع، نتيجة التوزع الواسع جداً لمصادر الفحم إن ميثان طبقة الفحم غالباً ما يوجد في ترسبات الفحم الضحلة، وهكذا يتم فعلاً إنتاجه بسهولة بحفر آبار تصل إلى هذه الترسبات. كما يوجد غاز الميثان عادةً بشكل مختلف عما هو الحال في حقول الغاز التقليدية مع الماء الذي يجب أن يُضخ أولاً خارج الطبقة الترسبية والتخلص منه بطريقة مقبولة بيئياً. إذا أمكن وجود طرق للتخلص من الكميات الكبيرة من هذا الماء بأمان، بعدئذ يمكن توقع أن يُقدم ميثان طبقة الفحم إضافة كبيرة إلى مصادر الغاز الطبيعي التقليدية حول العالم. إن الاستفادة المضافة تعني المحتمل أن تكون المصادر موزعة بشكل أكبر مقارنة بمصادر الغاز الطبيعي التقليدية، بحيث يمكن إنتاج الغاز محلياً بدلاً من الاعتماد على خطوط الأنابيب الكثيرة، أو على ناقلات الغاز المسال (LNG) للنقل من مناطق أخرى ومن المتوقع أن تكون هذه الاحتياطيات الإضافية من الغاز مكتشفة بشكل أوسع ومستخدمة بشكل أكبر، لأن كميات الغاز الطبيعي التقليدي سوف تنضب، ويصبح الغاز أكثر كلفة في السوق العالمية. إن اكتشاف كميات كبيرة جداً من هيدرات الميثان (الميثان هو المركب الرئيس للغاز الطبيعي ذات البنية المعقدة (Clathrate)) الشبيهة بالبلورية مؤلفة من جزيئات ميثان محاطة بجليد على قيعان المحيطات العميقة وفي الطبقة المتجلدة الشمالية، قد قاد بعض المراقبين إلى الاعتقاد بأن هذه سوف تكون المستقبل الطويل الأمد المخزون الغاز الطبيعي. في الواقع يشكل ذلك مصدراً كامناً هائلاً للطاقة الذي قدَّرته (USGS) بأن هيدرات الميثان تحوي ضعف كمية الكربون المحتواة في كل أنواع الوقود الأحفوري الأخرى على الأرض! وقد ذكرت (USGS) أن الترسبات في قاع المحيطات يمكن أن تصل حتى 13 كيلومتراً بالعمق في بعض المناطق، ويمكن أيضاً أن تكون حاجزة بعضاً من غاز الميثان الذي لا يترابط بينى الهيدرات البلورية. إن هذا المصدر المعقد غير مفهوم بشكل جيد، ويجب تطوير تقنيات الاستخراج الاقتصادية أو العملية لهذا المصدر الهائل للميثان في المستقبل. يعتقد الباحثون أن طرق حفر مشابهة لتلك المستخدمة لاستغلال مصادر الغاز الطبيعي التقليدية، يمكن أن تكون أيضاً مطبقة على هيدرات الميثان، لكن هناك حاجة إلى إنجاز عمل أكبر بكثير قبل التمكن من إيضاح طرائق إنتاج قابلة للتطبيق اقتصادياً.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مستشفى الكفيل يدخل قائمة الاعتماد الدولية بجودة الخدمة وسلامة المرضى

جامعة العميد تقيم ورشة عمل تدريبية في مجال التعليم الطبي الحديث

سماحة السيد الصافي يدعو إلى الاستمرار في تحقيق تراث العلماء الأعلام وتسليط الضوء على فكرهم

شعبة الخطابة الحسينية تختتم الموسم الثامن من مشروع الدورات الصيفية في كربلاء

المزيد

الآخبار الصحية

الأطعمة الحارة.. "سر صغير" يغير صحة قلبك وعقلك

وباء صامت.. الملايين حول العالم مصابون بالسكري دون أن يعلموا !

لماذا ينصح بتناول تفاحة يوميا؟

8 فواكه طبيعية تمنحك نوما هنيئا.. وتخلصك من الأرق

المزيد

الآخبار التكنلوجية

ثلاث علامات على وجود مشاكل خطيرة في محرك السيارة ؟

ماذا نعرف عن اللقاح الروسي ضد السرطان؟

مركبة فضاء تعثر على دليل عن وجود حياة قديمة على المريخ

لتدريب الذكاء الاصطناعي.. الصين تخطط لإنشاء شبكة حوسبة موحدة

المزيد

مواضيع ذات صلة

عمليات معالجة الفحم النظيفة

مصادر الطاقة المتجددة

طاقة الكتلة الحيوية

مفاعلات الماء الثقيل

طاقة الرياح

الطلب العالمي على الطاقة

الطاقة والبيئة (الطاقة الأحفورية وتلوث الهواء: من الأثر المحلي إلى التغير المناخي العالمي)

بين التكيف والتلطيف: الاستجابات الفيزيائية لتحدي الاحترار العالمي (التكيف والتلطيف)

الاهتمامات البيئية المحلية

الطاقة الكهرومائية

الطاقة الجيوحرارية

ميزان الطاقة