Praveen Linga教授和他的团队演示了二氧化碳水合物
提出了海洋沉积物中二氧化碳水合物稳定性的第一个实验证据。
气候变化是人类面临的最紧迫挑战之一。为了对抗它可能带来的灾难性影响，科学家们正在寻找能够帮助世界达到碳中和的新技术。
一种引起越来越多关注的潜在解决方案是，在海底沉积物下以水合物的形式捕获和储存二氧化碳(CO2)，并通过上面海水的重量产生的自然压力保持在原地。然而，一个主要的问题是，在长时间的储存过程中，这些储存的二氧化碳在多大程度上保持稳定，以保持碳在大气中的位置。
现在，来自新加坡国立大学化学和生物分子工程系的研究人员首次展示了海洋沉积物中二氧化碳水合物的稳定性的实验证据——这是使这种碳存储技术成为可行的现实的关键一步。
这项研究的首席研究员Praveen Linga教授说:“这是第一个这样的实验证据，我们希望它将刺激这项技术发展的进一步活动。”该团队的发现是新加坡能源中心资助的一个项目的一部分，于2021年12月首次发表在科学杂志《化学工程杂志》上。
通过使用专门设计的实验室反应堆，新加坡国立大学的研究小组表明，二氧化碳水合物可以在海洋沉积物中保持稳定长达30天。该团队表示，未来，同样的过程可以用于验证二氧化碳水合物的稳定性，时间更长。
新加坡国立大学的研究小组表明，二氧化碳水合物可以在海洋沉积物中保持稳定长达30天
被困在冰状物质中
在海洋产生的低温和高压条件下，二氧化碳可以被困在水分子中，形成一种冰状物质。这些二氧化碳水合物在略高于水的冰点的温度下形成，一立方米的水合物可以储存多达184立方米的二氧化碳。
在世界各地类似的地方存在着大量的甲烷水合物，而且它们的安全存在，为我们提供了一个自然的类比，支持这样一种信念:二氧化碳水合物如果储存在深海沉积物中，将保持稳定和安全。
研究小组表示，这项技术最终可以发展成商业规模的过程，让新加坡等国每年有效地以水合物的形式封存超过200万吨二氧化碳，以达到减排目标。
CO2水合物-3
海底条件
通过使用特殊设计的设备，林加教授和他的团队重现了深海海底的条件，那里的温度在2°C到6°C之间，压力是我们在海平面所经历的100倍。创造一个宏观规模的反应器来维持这样的条件是具有挑战性的，这也是为什么之前不可能进行测试二氧化碳水合物稳定性的实验的原因之一。新加坡国立大学的团队利用内部设计的加压容器克服了这一挑战，该容器内衬有模拟海洋沉积物的硅砂床。
2022 0307 CO2水合物- 4a硅砂层用于模拟海洋沉积物。
该团队能够在硅砂层顶部和内部形成固体水合物，并将加压容器转换成模拟海洋条件，以观察沉积物中形成的固体二氧化碳水合物的稳定性。在加压条件下，对水合物进行了14 ~ 30天的观察，发现其具有高度的稳定性。
这种水合物技术将允许各国在深海地质构造中封存大量的碳排放，除了目前储存在枯竭的油气储量和盐水含水层的方式之外。对于新加坡这样的国家来说，这项技术可能是减少二氧化碳排放的重要工具。新加坡已经设定了到2050年实现碳中和的目标。
“为了实现碳中和目标，我们必须寻找新的选择，以提供规模和速度来隔离二氧化碳。在深海沉积物中以二氧化碳水合物的形式封存是一个很有前途的解决方案，”林加教授说。
林加教授展示了重现co .的实验装置
深海海底的地形。
研究小组的下一步将是扩大实验的规模和时间范围。
林加教授说:“从实验的角度来看，我们计划将规模扩大10倍，并进一步创新，开发可量化的技术工具和方法。”他说，下一步，研究小组的目标是很快证明二氧化碳水合物的稳定性可以维持6个月。
该团队最近宣布在新加坡政府的低碳能源研究基金倡议下获得资金，以开发前沿的低碳能源技术解决方案，这将极大地支持这种存储技术的发展。在计划中的未来实验中，该团队希望开发和验证可以预测未来几千年二氧化碳水合物稳定性的模型。
本文也发表在设计与工程学院网站上。
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