Undersøgelse viser, hvordan man producerer naturgas, mens man lagrer kuldioxid

Ny forskning ved University of Texas i Austin viser, at indsprøjtning af luft og kuldioxid i metanisforekomster begravet under Den Mexicanske Golf kan låse op for enorme naturgasressourcer og samtidig hjælpe med at bekæmpe klimaændringer ved at fange kuldioxidet under jorden.

Studiet, offentliggjort 27. juni i tidsskriftet Forskning i vandressourcer , brugte computermodeller til at simulere, hvad der sker, når blandinger af kuldioxid og luft injiceres i aflejringer af metanhydrat, et islignende, vandrig kemisk forbindelse, der dannes naturligt ved højtryk, lavtemperaturmiljøer, såsom dybt i Den Mexicanske Golf og under arktisk permafrost.

Hovedforfatter Kris Darnell, en ny doktorgrad fra UT Jackson School of Geosciences, sagde, at forskningen er det næste trin i løsningen af ​​to væsentlige globale udfordringer:energisikkerhed og kulstofopbevaring.

"Vores undersøgelse viser, at du kan lagre kuldioxid i hydrater og producere energi på samme tid, "sagde Darnell, hvis forskning blev finansieret af University of Texas Institute for Geophysics (UTIG).

I processen, nitrogenet i den indsprøjtede luft fejer metanen mod en produktionsbrønd og lader kuldioxid træde i stedet, sagde forskere. Det smukke ved denne tilgang er, at den udvinder naturgas fra metanhydrataflejringer og samtidig gemmer kuldioxid, en drivhusgas, i et dybt miljø, hvor det usandsynligt vil blive frigivet til atmosfæren, hvor det kan bidrage til klimaændringer.

Det er ikke første gang, at hydrataflejringer er blevet foreslået til lagring af kuldioxid. Tidligere forsøg mislykkedes enten eller gav glansløse resultater. Den nye undersøgelse nedbryder fysikken bag processen for at afsløre, hvorfor tidligere forsøg mislykkedes, og hvordan man får det rigtigt.

Det næste trin, sagde Darnell, er at teste deres fund i et laboratorium. Jackson School og UT Hildebrand Department of Petroleum and Geosystems Engineering tester i øjeblikket metoden i en specialiseret facilitet i Jackson School, som er en af ​​de få i verden, der kan lagre og teste metanhydrat. Dette arbejde ledes af Peter Flemings, en professor i Jackson School og senior UTIG -forsker, og David DiCarlo, en professor i Hildebrand -afdelingen. Begge er medforfattere på papiret.

"To ting er virkelig fede. For det første vi kan producere naturgas til at generere energi og opsamle CO2, "sagde Flemings." For det andet, ved at bytte metanhydrat med CO2 -hydrat, vi forstyrrer den (geologiske) dannelse mindre, reducere miljøpåvirkningen, og vi gør processen energisk mere effektiv. "

Hvis processen kan vise sig at fungere i marken i industriel skala, det har et enormt potentiale.

Metanhydrat er en af ​​en gruppe kemiske forbindelser kendt som gashydrater, hvor gasmolekyler bliver fanget inde i bure af vandismolekyler frem for at binde sig kemisk til dem. UT og det amerikanske energiministerium (DOE) arbejder sammen om at undersøge naturligt dannende metanhydrater med det formål at finde ud af deres potentiale som en energiressource. Dette er vigtigt, fordi estimater tyder på, at metan høstet fra hydrataflejringer fundet under Mexicogolfen alene kunne drive landet i hundredvis af år.

I avisen, forfatterne viste, at en proces, hvor en type molekyle, der er fanget i hydrat, udveksles med en anden (kaldet gæstemolekyleudveksling) er en to-trins proces og ikke en enkelt, samtidig proces, som det tidligere blev antaget at være.

Først, kvælstof nedbryder metanhydratet. Sekund, kuldioxiden krystalliserer sig til en langsomt bevægende kuldioxidhydrat bag den udslipende metangas.

Computersimuleringerne indikerer, at processen kan gentages med stigende koncentrationer af kuldioxid, indtil reservoiret bliver mættet. Forfatterne sagde, at i modsætning til nogle metoder til kulstofopbevaring, dette giver et klart incitament for industrien til at begynde at lagre kuldioxid, en vigtig drivkraft for klimaændringer.

"Vi inviterer nu åbent hele det videnskabelige samfund til at gå ud og bruge det, vi lærer, til at flytte bolden fremad, "Sagde Flaminger.