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如何在储存二氧化碳的同时生产天然气

发布时间:2019-06-28 11:52:28 来源:

德克萨斯大学奥斯汀分校的一项新研究表明,将空气和二氧化碳注入墨西哥湾海底的甲烷冰层可以释放大量的天然气能源,同时通过将二氧化碳捕获到地下来帮助应对气候变化。

这项研究于6月27日发表在水资源研究杂志上,使用计算机模型来模拟当二氧化碳和空气的混合物被注入甲烷水合物沉积物时会发生什么,甲烷水合物是一种冰状富含水的化合物,自然形成高浓度 - 低压环境,如墨西哥湾深处和北极永久冻土带。

第一作者,杰克逊杰克逊地球科学学院的博士毕业生Kris Darnell说,这项研究是解决两个重大全球挑战的下一步:能源安全和碳储存。

“我们的研究表明,你可以将二氧化碳储存在水合物中并同时产生能量,”达内尔说,他的研究由德克萨斯大学地球物理研究所(UTIG)资助。

研究人员表示,在此过程中,注入空气中的氮气将甲烷吹向生产井,并允许二氧化碳取而代之。这种方法的优点在于它从甲烷水合物沉积物中提取天然气,同时将二氧化碳(一种温室气体)储存在深层环境中,在这种环境中,二氧化碳不太可能释放到可能导致气候变化的大气中。

这不是第一次提出用于二氧化碳储存的水合物沉积物。早期的尝试要么失败,要么产生黯淡的结果。这项新研究打破了该过程背后的物理学,揭示了为什么以前的尝试失败以及如何做到正确。

达内尔说,下一步是在实验室测试他们的发现。杰克逊学院和UT希尔德布兰德石油和地球系统工程部目前正在杰克逊学院的一个专门设施中测试该方法,杰克逊学院是世界上为数不多的能够储存和测试甲烷水合物的设施之一。这项工作由杰克逊学院教授和UTIG高级研究科学家Peter Flemings以及Hildebrand部门教授David DiCarlo领导。两人都是本文的共同作者。

“有两件事情是真的很酷。首先,我们可以生产的天然气,以产生能源,并封存CO 2,”佛兰芒说。“其次,通过用CO交换甲烷水合物2水合物,我们扰乱(地质)形成较少,降低对环境的影响,我们使过程能量更有效的”。

如果该过程可以在工业规模上显示在现场工作,那么它具有巨大的潜力。

甲烷水合物是一组被称为天然气水合物的化合物中的一种,其中气体分子被捕获在水冰分子的笼子内而不是与它们化学键合。UT和美国能源部(DOE)正在共同研究天然形成甲烷水合物,目的是弄清楚它们作为能源的潜力。这很重要,因为估计表明仅从墨西哥湾下面的水合物矿床中收集的甲烷可以为该国供电数百年。

在论文中,作者表明,将一种捕获在水合物中的分子交换为另一种(称为客体分子交换)的过程是一个两阶段过程而不是单一的同步过程,因为它以前被认为是。

首先,氮气分解甲烷水合物。其次,二氧化碳在逸出的甲烷气体后面结晶成缓慢移动的二氧化碳水合物波。

计算机模拟表明,可以用增加浓度的二氧化碳重复该过程,直到储层变得饱和。作者说,与一些碳储存方法不同,这为工业界开始储存二氧化碳提供了一个积极的动力,二氧化碳是气候变化的主要驱动因素。

弗莱明斯说:“我们现在公开邀请整个科学界走出去,利用我们正在学习的东西向前发展。”

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