金属增压法将数十亿吨有害二氧化碳埋在海底几个世纪

目前深海

  • 捕获和掩埋碳是减缓气候变化速度最有希望的方法之一
  • 德克萨斯大学和埃克森美孚的研究人员发现了一种加速晶体结构形成的方法,这种晶体结构被称为水合物,可以在几个世纪内存储数十亿吨碳
  • 在反应中加入镁可以使水合物形成的等待时间增加3000倍,从数小时甚至数天减少到几分钟

减少大气中有害气体的数量以减缓气候变化的速度是一个全球性的竞赛,其中一种方法是通过碳捕获和封存——从空气中吸收碳并将其掩埋。然而,在这一点上,我们只捕获了缓解气候变化所需的一小部分碳。

来自德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的研究人员与埃克森美孚(ExxonMobil)合作,有了一项新发现,可能会在很大程度上改变这一现状。他们已经找到了一种方法来加速形成以二氧化碳为基础的晶体结构,这可能在某一天将数十亿吨的碳储存在海底几个世纪,如果不是永久的话。

“我认为碳捕捉是保护地球的保险,”科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授Vaibhav Bahadur (VB)说,他是一篇关于该研究的新论文的主要作者ACS可持续化学与工程yabovip2021.“仅仅达到碳中和已经不够了,我们需要达到碳负,才能抵消过去几十年对环境造成的破坏。”

这些被称为水合物的结构是在二氧化碳与水在高压和低温下混合时形成的。水分子重新定位,就像笼住二氧化碳分子的笼子。

但这个过程开始得非常缓慢——可能需要几个小时甚至几天才能开始反应。研究小组发现,在反应中加入镁,水合物的生成速度是目前使用的最快方法的3000倍,仅为1分钟。这是有记录以来最快的水合物形成速度。

“目前最先进的方法是使用化学物质促进反应,”Bahadur说。“这种方法有效,但速度较慢,而且这些化学物质价格昂贵,对环境也不友好。”

水合物在反应堆中形成。实际上,这些反应堆可以部署在海底。利用现有的碳捕获技术,将从空气中提取二氧化碳,并将其带到水下反应堆中,水合物将在那里生长。这些水合物的稳定性降低了其他碳储存方法(如将其作为气体注入废弃的气井)中出现的泄漏威胁。

解决如何减少大气中的碳排放是一个和现在世界上一样大的问题。然而,Bahadur说,世界上只有少数研究小组将二氧化碳水合物作为潜在的碳储存选择。

“到2050年,我们只捕获了所需碳量的0.5%,”Bahadur说。“这告诉我,在捕获和存储碳的技术领域,还有很多选择的空间。”

Bahadur自2013年来到德克萨斯大学奥斯汀分校以来一直从事水合物研究。该项目是埃克森美孚和德克萨斯大学奥斯汀分校能源研究所合作研究的一部分。

研究人员和埃克森美孚公司已经提交了一份专利申请,以将他们的发现商业化。接下来,他们计划解决效率问题——增加在反应过程中转化为水合物的二氧化碳数量——并建立水合物的连续生产。

参考文献:“镁促进二氧化碳水合物快速成核”,Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya, Awan Bhati, Ashish Mhadeshwar, Pradeep Venkataraman, Timothy A. Barckholtz, Hugo Celio, Filippo Mangolini和Vaibhav Bahadur, 2021年8月11日,ACS可持续化学与工程yabovip2021
DOI: 10.1021 / acssuschemeng.1c03041

这项研究由埃克森美孚公司(ExxonMobil)资助,并获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的拨款。Bahadur领导了这个团队,团队成员还包括沃克机械工程系的助理教授Filippo Mangolini。其他团队成员包括:来自沃克机械工程系的Aritra Kar、Palash Vadiraj Acharya和Awan Bhati;来自德克萨斯大学奥斯汀分校德克萨斯材料研究所的Hugo Celio和埃克森美孚的研究人员。

1评论关于“金属增压法将数十亿吨有害二氧化碳埋在海底几个世纪”

  1. 澄清一下,水合物生成的等待时间不是应该减少3000倍吗?

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