Исследование показало, что углекислый газ можно хранить на дне океанов

Изменение климата - одна из самых острых проблем, стоящих перед человечеством. Для борьбы с его потенциально катастрофическими последствиями ученые ищут новые технологии, которые могли бы помочь миру достичь углеродного нейтралитета.

Одним из потенциальных решений, привлекающих все большее внимание, является улавливание и хранение выбросов углекислого газа (CO2) в виде гидратов под донными отложениями океана, удерживаемых на месте естественным давлением, создаваемым весом морской воды. Однако главный вопрос заключается в том, насколько стабильным будет этот запасенный CO2 в течение длительных периодов хранения, необходимых для того, чтобы углерод оставался на месте и не попадал в атмосферу.

Теперь исследователи с факультета химической и биомолекулярной инженерии Национального университета Сингапура продемонстрировали первое в истории экспериментальное доказательство стабильности гидратов CO2 в океанических отложениях - важный шаг в превращении этой технологии хранения углерода в реальность.

Используя специально разработанный лабораторный реактор, команда NUS показала, что гидраты CO2 могут оставаться стабильными в океанических отложениях в течение 30 дней. В дальнейшем, по словам команды, этот же процесс может быть использован для подтверждения стабильности гидратов CO2 в течение гораздо более длительных периодов времени.

При низкой температуре и высоком давлении, создаваемом океаном, CO2 может оказаться в ловушке внутри молекул воды, образуя льдоподобное вещество. Эти гидраты CO2 образуются при температуре чуть выше точки замерзания воды и могут хранить до 184 кубических метров CO2 в одном кубическом метре гидрата.

Наличие огромных объемов гидратов метана в аналогичных местах по всему миру и их безопасное существование представляет собой естественную аналогию, подтверждающую мнение о том, что гидраты CO2 будут оставаться стабильными и безопасными, если их хранить в глубоководных океанических отложениях.

Исследовательская группа утверждает, что эта технология в конечном итоге может быть разработана в коммерческом масштабе, что позволит таким странам, как Сингапур, эффективно связывать более двух миллионов тонн CO2 ежегодно в виде гидратов для достижения целей по сокращению выбросов.

Работая со специально разработанным оборудованием, профессор Линга и его команда воссоздали условия глубоководного океанского дна, где температура колеблется от 2°C до 6°C, а давление в 100 раз выше, чем на уровне моря. Создание макромасштабного реактора, способного поддерживать такие условия, было сложной задачей, и это одна из причин, по которой эксперименты по проверке стабильности гидратов CO2 ранее были невозможны. Команда NUS преодолела эту проблему с помощью разработанного в университете сосуда под давлением, выстланного слоем кварцевого песка, который имитирует океанические отложения.

Команда смогла сформировать твердые гидраты на поверхности и внутри слоя кварцевого песка и перевела сосуд под давлением в океанические условия для наблюдения за стабильностью сформированных твердых гидратов CO2 в отложениях. В условиях давления гидраты наблюдались в течение 14-30 дней, и было установлено, что они демонстрируют высокую степень стабильности.

Эта гидратная технология позволит странам секвестрировать большие объемы выбросов углерода в глубоководных океанических геологических формациях в дополнение к тому, как он в настоящее время хранится в истощенных запасах нефти и газа и соленых водоносных горизонтах. Для таких стран, как Сингапур, который поставил цель стать углеродно-нейтральным к 2050 году, эта технология может стать важным инструментом для сокращения выбросов CO2.