أضواء كاشفة - الأرض الساخنة في العالم / إيتان كرين

طريقة جديدة لإنتاج النفط تحت الأرض تثير آمالاً كبيرة ومخاوف كبيرة بنفس القدر. زيارة لشركة IEI في القدس.

"حاول أن تتخيل حدثًا جيوسياسيًا دراماتيكيًا، أو أزمة اقتصادية، تتسبب في نقص حاد في الوقود في إسرائيل"، سألني الدكتور يوفال بارتوف، كبير الجيولوجيين في مبادرات الطاقة الإسرائيلية (IEI)، عندما زرت مكاتب الشركة في القدس. . "تحت تربة الأراضي المنخفضة في يهودا يوجد مصدر هائل للوقود، وهو أحد أكبر المصادر في العالم، والذي يمكن أن يمنح إسرائيل استقلالها في مجال الطاقة لعقود من الزمن ويمنع هذا السيناريو الخيالي، ولكن ليس غير المحتمل. وأضاف بارتوف: كيف سيكون شعورك إذا علمت أن هذا المصدر لم يتم التحقيق فيه حتى؟

بداية القصة منذ حوالي 70 مليون سنة، في الأيام التي كان فيها بحر تيثيس القديم يغطي المنطقة. [انظر "بارون الديناصورات من ترانسيلفانيا"، بقلم جاريث دايك، الصفحة 60 من هذا العدد.] كما هو الحال في العديد من البيئات البحرية الأخرى، تراكمت المواد العضوية في قاع البحر - بقايا مليارات الأطنان من الكائنات الحية الدقيقة القديمة التي نجت من الأكسدة، وتناولت الطعام عن طريق الكائنات الحية وعمليات التحلل الأخرى - تم دفنها وحفظها في قاع البحر. على مر السنين، قام الزمن والكيمياء ودرجة الحرارة بعملها، وارتبطت الجزيئات العضوية ببعضها البعض في شبكة بوليمرية ثلاثية الأبعاد غير قابلة للذوبان تسمى الكيروجين في لغة الكيمياء الجيولوجية العضوية. العديد من التقنيات الموجودة بالفعل اليوم، تسمى الرواسب التي تحتوي على الكيروجين بالحجر البيتوميني أو الصخر الزيتي. حصلت شركة IEI على ترخيص للتنقيب عن مخزون الصخر الزيتي الموجود على عمق حوالي 300 متر تحت سطح سهل يهودا الجنوبي في منطقة أدوليم، من وادي إيلا في فاخا بيت جبرين وجنوبا.

عندما يتم دفن هذه الصخور بشكل أعمق، وترتفع درجة الحرارة، يخضع الكيروجين للتحلل الحراري ويطلق جزيئات عضوية جديدة، تختلف تمامًا عن المركبات البيولوجية التي خلقته في المقام الأول: خليط معقد للغاية من الهيدروكربونات (مركبات تحتوي على الكربون والهيدروجين). المعروفة بالنفط الخام. لقد حدث هذا، على سبيل المثال، في المملكة العربية السعودية أو ليبيا، ولكن ليس في منطقة أدلام. إن المخزون الإسرائيلي غير مدفون على عمق كبير ولا يتعرض لدرجات حرارة عالية بما يكفي لإنتاج النفط. لم يدخل الصخر الزيتي Adulam أبدًا إلى "نافذة النفط".

ويقول الدكتور هارولد وينجر، كبير العلماء في الشركة: "عندما بدأ إنتاج النفط في العالم، كان هناك 3 تريليون برميل من النفط". "بما أننا استخدمنا ثلثها، فإننا نعرف أين يقع الثلث الثاني - معظمه في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا - ويتعين العثور على الثلث الثالث. المشكلة هي أن هذه الاحتياطيات ربما تكون موجودة في أماكن بعيدة يصعب الوصول إليها، مثل المناطق القطبية، لذلك من المتوقع أن يكون سعر النفط المنتج منها مرتفعا،" يخلص فينجر ويضيف: "نفط العالم فالاحتياطيات لم تنضب بعد، لكن الاحتياطيات النفطية التي يسهل إنتاجها والتي هي في أيدي "صديقة" بدأت تنفد. وإذا لم نجد البدائل، فإن منظمة أوبك سوف تستمر في السيطرة على العالم، بل وحتى تشديد قبضتها. هذه الدول ليس لديها أي حافز لزيادة إنتاج النفط وجعله أرخص."

لكن هناك حلًا، كما يقول وينجر، الذي كان سابقًا كبير العلماء في شركة شل للنفط. هناك مصادر غير تقليدية في العالم لم تكن حتى وقت قريب توجد طرق لاستغلالها، أو أنها لم تكن مجدية اقتصاديا: النفط الثقيل ورمال القطران والصخر الزيتي. وأضاف: "سعر النفط "العادي" آخذ في الارتفاع، في حين أن سعر النفط "غير التقليدي" آخذ في الانخفاض. يقول وينجر: "قبل 5 سنوات، كانت الأسعار متساوية ومنذ ذلك الحين أصبح من المفيد استخراج النفط بطرق جديدة". وفقًا للحسابات التي أجرتها شركة IEI، سيكون من الممكن إنتاج حوالي 40 مليار برميل من النفط في منطقة ترخيصها، وحوالي 90 مليار برميل في الحوض المركزي بأكمله للأراضي المنخفضة في يهودا. وعلى سبيل المقارنة، يحتوي حقل النفط السعودي على نحو 250 مليار برميل من النفط "سهل الإنتاج". وتستخدم إسرائيل اليوم حوالي 100 مليون برميل من النفط سنوياً. يقول بارتوف: "إن استغلال 30 كيلومترًا مربعًا تحت الأرض و5 كيلومترات مربعة فقط على السطح، سيكون قادرًا على تلبية احتياجات دولة إسرائيل لمدة 30 عامًا تقريبًا".

الفكرة وراء طريقة IEI بسيطة للغاية. يعرف كل كيميائي أن ما لا يفعله الزمن، فإن درجة الحرارة تفعله. وإذا وصل الصخر الزيتي في أدولام إلى عمق تسود فيه درجة حرارة 100 درجة مئوية، فسيستغرق الأمر مليون سنة ليتحول إلى نفط. إذا تم استخراج هذا الصخر الزيتي في منجم مفتوح وتسخينه إلى 800 درجة مئوية، فسنحصل على النفط على الفور. وتقدم الشركة بديلا ثالثا: تسخين الصخر الزيتي في أحشاء الأرض إلى درجة حرارة 300 درجة مئوية فقط لمدة ثلاث سنوات، وتجميع النفط الناتج.

وتقول الشركة إن هذه الطريقة لها العديد من المزايا. درجة الحرارة 300 درجة مئوية لا تكسر الصخر نفسه ولا تغير قوامه. كما أن الهيدروكربونات فقط في حالة التراكم الغازي ترتفع إلى السطح وتتكثف هناك. يقول وينجر: "يعمل النظام في الواقع مثل مصفاة تحت الأرض في الحقل". "ونحن قادرون على مراقبة ضغطه ودرجة حرارته." وأظهرت التجارب المعملية التي أجرتها الشركة أن ثلث المواد العضوية المنتجة ستكون غازية والثلثين ستكون عبارة عن زيت سائل خفيف نسبيا مع توزيع هيدروكربوني يصل إلى 12 ذرة كربون لكل مركب. تبقى المخلفات الثقيلة، والتي تحتاج إلى معالجة خاصة بطرق أخرى، في التربة. وبصرف النظر عن ذلك، من المتوقع أن يتم إطلاق الهيدروجين الذي سيتم استخدامه لزيادة جودة النفط وإزالة الكبريت الموجود فيه.

علاوة على ذلك، سيتم تنفيذ الإنتاج من خلال الحفر الأفقي [انظر "حقيقة التكسير تحت الأرض"، بقلم كريس موني، الصفحة 32 من هذا العدد] مما سيتجنب الحاجة إلى التعدين في الحفرة المفتوحة وهو أمر غير وارد في بيئة حساسة. منطقة مثل منطقة أدولوم. يعتبر النفط الناتج بهذه الطريقة ذو جودة أعلى بكثير من النفط الناتج عن التسخين السريع لنفس الصخر الزيتي. وبما أن معظم الإنتاج سيتم على أعماق كبيرة، فإن منشأة الإنتاج السطحي ستكون صغيرة نسبيًا. وإلى جانب المرافق المتعلقة بتسخين الأرض والتحكم في درجة الحرارة والضغط، فإنها ستتعامل أيضًا مع إزالة الغازات السامة، مثل كبريتيد الهيدروجين، والمعالجة الأولية للنفط. ومع تقدم الإنتاج تحت الأرض، سيتم بناء منشأة جديدة على بعد بضعة كيلومترات من المنشأة الأولى التي سيتم تفكيكها وإعادة تأهيل مساحتها. وتقول الشركة إنه سيتم إحراز تقدم على قدم وساق، ومن الممكن بناء المرافق على طول الطرق الحالية.

ولكن هل تسخين مساحات كبيرة من الصخور تحت الأرض مربح على الإطلاق؟ وبحسب موازين الطاقة لدى الشركة فإن الجواب بالطبع إيجابي. في رأيها، من الممكن في ظل ظروف مثالية إنتاج النفط والغاز الذي يبلغ محتواه من الطاقة 6 أضعاف الطاقة المستثمرة. لكن إذا أخذت في الاعتبار الاستخدام الجزئي واستخدام الكهرباء لتدفئة الأرض، وهي طريقة مكلفة للغاية، فستحصل على نسبة 1:3، كما يقول وينجر. وتخطط الشركة لاستخدام أساليب أكثر كفاءة تعتمد على الغاز الطبيعي. يقول وينجر: "في بداية العملية، سيتعين علينا شراء الغاز، ولكن في وقت لاحق سيكون الغاز المنتج في الحقل كافياً لإنتاج النفط السائل". "نعتزم حقن الأملاح المنصهرة التي سيتم تسخينها بالغاز على السطح واختراقها عبر الأنابيب إلى طبقة الإنتاج".

يعد إنتاج النفط باستخدام التدفئة تحت الأرض طريقة مبتكرة لا يتم استخدامها على نطاق صناعي في أي مكان في العالم. وهذا بالطبع يثير العديد من الأسئلة والمخاوف، ليس من الممكن الإجابة عليها كلها في الوقت الحالي. ومن أهم القضايا مسألة التلوث المحتمل للمياه الجوفية. وقد واجهت محاولة مماثلة لاستخراج الحجر البيتوميني في كولورادو بالولايات المتحدة الأمريكية، والتي كان فينجر شريكًا فيها، صعوبات لهذا السبب بالذات. يقول بارتوف: "الوضع في إسرائيل أفضل بكثير". في كولورادو، تكون طبقة المياه الجوفية قريبة جدًا من طبقة الصخر الزيتي. "وفي غيابها يتواجد الصخر الزيتي في طبقة جيولوجية تعرف بالتكوين العربي، وهي معزولة عن المياه الجوفية في طبقتين مضغوطتين وغير منفذتين، واحدة فوقها، وأخرى تحتها". والطبقة المائية الجوفية، الواقعة في ما يسمى بطبقة "مجموعة يهودا"، مدفونة في التربة على عمق 650-700 متر، أي عدة مئات من الأمتار تحت منطقة الإنتاج المخطط لها. وأكثر من ذلك، كما يقول بارتوف، فإن الضغط الهيدروستاتيكي للمياه الجوفية أعلى بكثير من الضغط المتوقع في آبار الحفر، لذلك لن يتمكن النفط من اختراق هذه الطبقة حتى لو وصل إلى هناك.

ومع ذلك، ليس الجميع مقتنعين. سكان المنطقة والمنظمات البيئية يعارضون هذه المبادرة بشدة. وينبع جزء منه من المعارضة المبدئية لتصنيع هذه المنطقة الجميلة من إسرائيل وللضرر الذي يلحق بالسياحة الداخلية التي تتطور هناك. يشعر البعض بالقلق إزاء آثار هذا التصنيع، مثل تلوث الهواء والضوضاء وتطوير الطرق النموذجية لأي صناعة ثقيلة على الإطلاق. لكن المهنيين يثيرون أسئلة أيضًا. يقول البروفيسور زئيف آيزنشتات، خبير الحجر البيتوميني الإسرائيلي من الجامعة العبرية في القدس والذي لم يشارك في المشروع: "الصخور الموجودة تحت الأرض لا تتصرف مثل حاوية مغلقة في المختبر". ولكن كما هو الحال مع أي عملية حفر في الحقل، "كيف يمكن التأكد من أن جميع الغازات سوف "تتصرف بشكل جيد" وتدخل الأنابيب بالفعل؟" سأل. ويشعر آيزنشتات بالقلق أيضًا بشأن ما سيبقى في التربة بعد العملية. ليس النفط هو الذي تشكل على مدى ملايين السنين، بل هو عملية سريعة للغاية تترك وراءها مادة عضوية تخضع للإثارة الكيميائية. ويقول: "الكيروجين الإسرائيلي مختلف تمامًا عن الكيروجين الموجود في كولورادو". وهي مادة تحتوي على نسبة عالية من الكبريت، وقد تستمر بقاياها في التفاعل في التربة ويجب اختبارها في تجربة ميدانية. ويقول: "أنا غير مرتاح بشأن ما سيتركونه هناك للأجيال القادمة".

للإجابة على مثل هذه الأسئلة، ترغب الشركة في تشغيل منشأة إنتاج تجريبية «تجريبية»، ستختبر الطريقة من خلال حفر عمودي واحد، على عمق ضحل نسبياً، وستعمل لمدة عام. يقول بارتوف: "في الوقت الحالي، نحن لسنا شركة لإنتاج النفط". "نحن في الواقع شركة بحث وتطوير علمية تختبر الفكرة، وتجمع البيانات." لم يتم حتى الآن الحصول على الموافقة على تشغيل المنشأة التجريبية في وادي إلاه، وهناك أيضًا صراع يدور حولها وصل حتى إلى محكمة العدل العليا. وتقول الشركة إنها أجرت جولة ميدانية لأعضاء المنظمات الخضراء وعقدت العديد من اللقاءات التعريفية لسكان المنطقة، إلا أنها تجد صعوبة في إقناعهم. من المؤكد أن آيزنشتات يدعم مثل هذه المنشأة بشرط أن يتم التحكم في عملها من قبل طرف خارجي وأن تكون نتائجها متاحة للجميع، مؤيدين ومعارضين.

لا جدال في أن خزان الصخر الزيتي في الأراضي المنخفضة في يهودا يمثل موردا استراتيجيا لدولة إسرائيل وأن لديه إمكانات اقتصادية هائلة. ومع ذلك، فإن استخدامه الحكيم سيمنع الضرر البيئي. ولن يتمكن إلا البحث العلمي الشامل من أن يحدد بشكل لا لبس فيه ما هي الطرق التي يمكن بها الاستفادة منها دون التسبب في أي ضرر، إن حدث ذلك على الإطلاق. لذلك يبدو أن تسهيلات المحاكمة هي خطوة صحيحة ولا تستحق الانتظار لليوم الذي يصبح فيه السؤال الذي افتتحنا به المقال موضعيًا.

عن المؤلف
إيتان كرين هو دكتور في الكيمياء الجيولوجية العضوية ورئيس التحرير المشارك لمجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل. تابعوه على مدونة لجنة التحرير على www.sciam.co.il