- 捕获和掩埋碳是减缓气候变化步伐的最有希望的方法之一
- 得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，称为水合物，可以在几个世纪内储存数十亿吨碳
- 在反应中添加镁导致水合物形成等待时间增加 3,000 倍——从数小时甚至数天缩短到几分钟
为了减缓气候变化的步伐，全球正在开展一场减少大气中有害气体含量的竞赛，而实现这一目标的一种方法是通过碳捕获和封存——从空气中吸出碳并将其掩埋。 然而，在这一点上，我们只捕获了对气候变化产生任何影响所需的碳的一小部分。
德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员与埃克森美孚合作，取得了一项新发现，该发现可能对改变这种状况大有帮助。 他们已经找到了一种方法来加速以二氧化碳为基础的晶体结构的形成，这种结构有朝一日可以在海底下储存数十亿吨碳几个世纪，如果不是永远的话。
“我认为碳捕获是地球的保险，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授、一篇关于该研究的新论文的主要作者 Vaibhav Bahadur (VB) 说。 ACS可持续化学与工程. “仅仅碳中和已经不够了，我们需要碳负排放来消除过去几十年对环境造成的损害。”
当二氧化碳在高压和低温下与水混合时，就会形成这些称为水合物的结构。 水分子重新定向并充当捕获二氧化碳分子的笼子。
但这个过程的启动非常缓慢——可能需要数小时甚至数天才能开始反应。 研究小组发现，通过在反应中添加镁，水合物的形成速度比当今使用的最快方法快 3,000 倍，最快只需一分钟。 这是有史以来最快的水合物形成速度。
“当今最先进的方法是使用化学品来促进反应，”巴哈杜尔说。 “它有效，但速度较慢，而且这些化学品昂贵且不环保。”
水合物在反应器中形成。 实际上，这些反应堆可以部署到海底。 使用现有的碳捕获技术，二氧化碳将从空气中提取出来并带到水合物生长的水下反应器中。 这些水合物的稳定性降低了其他碳储存方法中存在的泄漏威胁，例如将其作为气体注入废弃的气井。
弄清楚如何减少大气中的碳排放与目前世界上的问题一样大。 然而，巴哈杜尔说，世界上只有少数几个研究小组将二氧化碳水合物视为一种潜在的碳储存选择。
“到 2050 年，我们只捕获了大约百分之一的碳，”巴哈杜尔说。 “这告诉我，在捕获和储存碳的技术桶中有更多选择的空间。”
Bahadur 自 2013 年来到德克萨斯大学奥斯汀分校以来一直致力于水合物研究。该项目是埃克森美孚与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已经提交了专利申请，以将他们的发现商业化。 接下来，他们计划解决效率问题——增加反应过程中转化为水合物的二氧化碳量——并建立水合物的连续生产。
参考：“镁促进二氧化碳水合物的快速成核”，作者：Aritra Kar、Palash Vadiraj Acharya、Awan Bhati、Ashish Mhadeshwar、Pradeep Venkataraman、Timothy A. Barckholtz、Hugo Celio、Filippo Mangolini 和 Vaibhav Bahadur，11 年 2021 月 XNUMX 日， ACS可持续化学与工程.
DOI：10.1021/acssuschemeng.1c03041
该研究由埃克森美孚和美国国家科学基金会资助。 Bahadur 领导了该团队，其中还包括 Walker 机械工程系的助理教授 Filippo Mangolini。 其他团队成员包括：沃克机械工程系的 Aritra Kar、Palash Vadiraj Acharya 和 Awan Bhati； 来自 UT Austin Hugo Celio 的德克萨斯材料研究所和埃克森美孚的研究人员。
