Wissenschaftler lösen das molekulare Puzzle von "Brennbarem Eis"

Wissenschaftler haben ein molekulares Rätsel gelöst, das die natürliche Bildung von Gashydraten erklärt, eine Art brennbarer Kristall, der auch als "das Eis, das brennt" bekannt ist.

Gashydrate bilden sich, wenn Gasblasen in einem Käfig aus Eismolekülen eingeschlossen sind. Sie bilden einen tiefen Untergrund, meistens unter dem Meeresboden, aber in manchen Fällen unter Permafrost, unter hohem Druck und extremer Kälte, entsprechend der US Geological Survey (USGS). Wenn sich die Hydrate zersetzen würden, würden sie das eingeschlossene Gas freisetzen - ein natürliches Gas, das brennen würde, wenn es einer Flamme ausgesetzt wird.

Und obwohl dieses brennbare Eis in tonreichen Ozeansedimenten, die die Kontinente umgeben, weit verbreitet ist, war wenig darüber bekannt, wie es sich in diesen Sedimenten in Mineralien gebildet hat. Das liegt daran, dass die Salzigkeit und die Porengröße der Mineralien die Gashydrate daran hinderten, Form anzunehmen.

Taehyung Park und Tae-Hyuk Kwon vom Korea Advanced Institute of Science and Technology haben daher nach einer neuen Studie diese Bedingungen untersucht.

Um dies zu tun, simulierten die Forscher diese anfängliche Bildung von Gashydraten, Gashydratkeimbildung genannt, indem sie ein elektrisches Feld an diese tonreichen Sedimente anlegten.

Ihre Forschung gab ihnen neue Einblicke in diese brennende Frage und enthüllt die Wechselwirkungen im Ton, die entflammbare Eiskristalle entstehen lassen, schrieben die Autoren der Studie. [Treibhausgasemissionen: Ursachen und Quellen]

"Wir fanden heraus, dass die Gashydratkeimbildung durch die Oberflächenladung von Tonmineralien deutlich verbessert wird", sagte Park in einer E-Mail an Live Science.

Da Tonminerale negativ geladen sind, verursacht ihre elektrochemische Wechselwirkung mit Wasser die Gashydratbildung, berichten die Autoren der Studie.

Gashydrate, die hauptsächlich aus Methanhydrat bestehen, wurden im späten 19. Jahrhundert entdeckt und jahrzehntelang nur als lästiges Nebenprodukt angesehen, das sich in Rohrleitungen ansammelte und den Fluss von Öl und Gas blockierte, so die USGS. Seit den 1980er Jahren haben Gashydrate weltweit großes Interesse als potentielle Energiequelle geweckt.

Es wird angenommen, dass Gashydratreservoirs Energiespeicher halten, die die potenzielle Energieproduktion aller Kohle, Öl und Gas in der Welt übersteigen, und Pläne der US-Regierung, diese Reserven freizugeben, wurden als geeignet zur Senkung der Erdgaspreise gelobt so viel wie 30 Prozent, berichtete Live Science zuvor.

Aber die Ablagerungen, obwohl weit verbreitet, sind schwer zu finden; Im Gegensatz zu Gas und Öl sind Gashydrate nicht in einem Bereich konzentriert, was sie zu einer Herausforderung für die Identifizierung und Extraktion macht.

Darüber hinaus birgt die Gewinnung dieser brennbaren Energiequelle das Risiko, dass gespeicherte Treibhausgase in einem enormen Ausmaß freigesetzt werden, was möglicherweise die Geschwindigkeit des vom Menschen verursachten Klimawandels beschleunigen könnte.

Das Verständnis der Verbindung zwischen Tonmineralien und Gashydraten wird wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei den Bemühungen spielen, Methan aus Hydratlagerstätten zu gewinnen, und könnte sogar Untersuchungen über die Nutzung von Ozeansedimenten für die Kohlendioxidspeicherung liefern, berichteten die Wissenschaftler.

Die Ergebnisse wurden online veröffentlicht 8. Februar in der Zeitschrift Environmental Science and Technology.

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