Klatráty - uhlík uvězněný na dně moří a oceánů

Část CO2, který se dostane do moře nebo oceánu, čeká zajímavý osud. Po přeměně na metan se stane součástí molekuly, připomínající ze všeho nejvíc vězení. (délka blogu 5 min.)

Od CO2 k metanu

Možností je hned několik, pravděpodobně ale CO2 nejprve poslouží coby potrava pro phytoplankton, čímž naskočí do kolotoče potravního řetězce. Ať už z něj vystoupí kdekoliv, bývá to v podobě odumřelé biomasy nebo (živočichy vyloučeného) odpadu na dně moří nebo oceánů. 

Tam už čekají tzv. anaerobní bakterie, které umí biomasu využít. Odpadem tohoto procesu je pak metan, nejjednodušší uhlovodík, který obsahuje jen jeden jediný atom uhlíku, který se oženil se čtyřmi atomy vodíku. 

A právě na něj pak v hlubinách oceánů čeká výše zmiňované vězení. 

Plynové hydráty

Při vysokém tlaku a nízké teplotě - tedy v podmínkách, které panují ve značných hloubkách v mořích a oceánech - tvoří mořská voda a daný plyn sloučeninu podobnou ledu. 

Podobnou látku se mimochodem podařilo vyrobit uměle už v roce 1810. Tehdy experimentoval britský vědec Humphrey Davy s vodou pod vysokým tlakem a s chlorem, který nechal touto vodou probublávat. On i jeho současníci ji ovšem považovali za kuriozitu, která nemá žádný pořádný užitek. Vědci na ni časem zapomněli. Do povědomí se dostaly plynové hydráty znovu až ve dvacátém století - u příležitosti těžby ropy ze dna moří. Ucpávaly totiž potrubí při teplotách, které neodpovídaly existenci běžného vodního ledu. 

Hydráty

 jsou krystalické pevné látky podobné ledu. Skládají se z trojrozměrné soustavy molekul vody se strukturou, která se dá nejlépe popsat slovem “klec”. 

Molekuly vody jsou vzájemně propojeny vodíkovými můstky. Klece paradoxně nejsou samy o sobě moc stabilní. Daleko stabilnější struktura vzniká tehdy, když se do klece nastěhuje “host”. Hostem mohou být molekuly různých plynů. Je to vlastně úplně logické. Takové hostující molekuly zabraňují zhroucení klecí, ke kterému by mohlo dojít při interakcích protilehlých molekul vody, vytvářejících klece. Jako hostující molekuly se mohou uplatnit  nepolární sloučeniny, například lehčí uhlovodíky vyskytující se v hydrátech zemního plynu, ale také oxid uhličitý nebo sirovodík.

Pro tvorbu hydrátů plynů jsou zapotřebí zvýšené tlaky, nízké teploty a dostatečné množství vody a plynu. Vysoký tlak a nízká teplota - to jsou podmínky, které nalezneme právě ve velké hloubce v oceánech a mořích. Vody je samozřejmě v oceánu dostatek. Limitujícím faktorem tak zůstává dostatek plynu. 

Největší pravděpodobnost, že se v moři nebo oceánu vytvoří dostatečné množství metanu, panuje nedaleko kontinentů. Jen tam se nachází dostatek živočichů, který může produkovat dostatečné množství mrtvé biomasy. Plynné hydráty (někdy se jim říká klatráty) se tedy nalézají převážně v blízkosti kontinentů.