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O hidrato de metano é um sólido cristalino semelhante ao gelo que ocorre naturalmente e se forma quando o metano e a água são submetidos a condições geológicas de alta pressão e baixa temperatura. É frequentemente encontrado preso em sedimentos da margem continental e no permafrost. Devido ao seu imenso potencial como possível recurso energético, os pesquisadores têm tentado obter uma melhor compreensão dos fatores geoquímicos e geofísicos que controlam a distribuição dos reservatórios de hidrato de metano. No entanto, estes depósitos demoram milhares de anos a formar-se e os seus reservatórios são frequentemente encontrados em condições geologicamente heterogéneas. Isso torna difícil realizar uma avaliação completa ou em tempo real da formação, distribuição ou acúmulo de hidratos de metano.
Em um novo estudo publicado em Arco da Ilha em 19 de setembro de 2023, o Professor Associado Hitoshi Tomaru, juntamente com Chao Xu da Escola de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia da Universidade de Chiba, desenvolveram agora um modelo matemático para contornar este problema. Eles investigaram as características de distribuição e mecanismos de acumulação de hidratos de metano no Nankai Trough do Japão indiretamente com a ajuda de simulações numéricas usando um modelo de fluxo unidimensional.
Os pesquisadores realizaram simulações numéricas do processo de geração de hidrato, modificando o modelo matemático proposto por Liu e Fleming em 2007 para investigar a saturação de hidrato de metano (Sh). Eles usaram dados madeireiros e geoquímicos da Bacia Kumano Forearc do Nankai Trough, que está localizada na costa da ilha principal do Japão e abriga consideráveis reservas de hidratos.
“Com este modelo, pretendemos obter insights sobre a regularidade da distribuição de hidrato de metano e os fatores que controlam a geração de hidrato. Assim, com base no modelo original, exploramos os efeitos do fornecimento de fluido profundo e da litologia do reservatório na distribuição e quantidade de metano hidratos. Empregamos uma configuração de fluxo mais suave para observar melhor o impacto da variação do fluxo de metano nos resultados da simulação, “explica o Dr. Tomaru.
Considerando a importância do fluxo de metano e do fluxo de água para a formação e distribuição de hidratos de metano, os pesquisadores investigaram três cenários distintos correspondentes a fluxos de metano baixo, moderado e alto. Eles observaram que a distribuição de hidrato na área do Nankai Trough coincidiu com os resultados quando o fluxo de metano era relativamente pequeno.
Estudos anteriores mostraram que em ambientes com baixo fluxo de metano, Sh é mais alto perto da base da zona de estabilidade do hidrato de gás. Em contraste, a formação de hidratos é significativamente mais rápida, e Sh é mais alta no fundo do mar em regiões de alto fluxo de metano. Em outras palavras, o fluxo de baixo metano reduz Sh de baixo para cima, e o fluxo de alto metano aumenta para baixo. Os resultados da simulação obtidos neste estudo complementam essas observações e sugerem que fatores geológicos como a distribuição de fraturas e uma fissura profunda em uma formação rochosa também influenciam as condições de estresse dos sedimentos e restringem o regime de fluxo.
Além disso, a equipe utilizou valores típicos de permeabilidade de areia e lama para realizar simulações e compreender o impacto das mudanças de permeabilidade causadas por unidades litológicas na distribuição de hidratos. Os resultados revelaram ainda que Sh aumentou substancialmente na camada de areia, mas diminuiu drasticamente na camada de lama.
Elaborando esses resultados, o Dr. Tomaru diz: “Nosso modelo de simulação fornece informações valiosas sobre a localização, saturação e distribuição de recursos naturais de hidrato de metano em sedimentos de águas profundas, sem a necessidade de processos que exigem muita energia e mão de obra, como perfuração física ou perfuração do fundo do mar.”
No futuro, estas descobertas podem permitir o desenvolvimento de estratégias mais eficientes para a geração de hidrato de metano e contribuir para o desenvolvimento de melhores planos de prevenção de riscos geológicos.
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