Un gruppo di ricerca KAIST ha identificato la formazione di idrati di gas naturale, cosiddetto ghiaccio infiammabile, formata negli oceani. Il professor Tae-Hyuk Kwon del Dipartimento di ingegneria civile e ambientale e il suo team hanno scoperto che i minerali argillosi nei depositi sedimentari ricchi di argilla oceanici promuovono la formazione di idrati di gas e hanno proposto il principio della formazione di idrati di gas negli strati sedimentari argillosi.

Gli idrati di gas sono strutture cristalline simili al ghiaccio composte da molecole d'acqua legate all'idrogeno che incapsulano molecole di gas. Sono anche conosciuti come ghiaccio ardente. I depositi sono così enormi che i ricercatori li stanno esplorando come fonte di energia alternativa. Convenzionalmente, si riteneva che la formazione di idrati di gas fosse limitata nei depositi sedimentari argillosi; però, l'inaspettata abbondanza di idrati di gas naturale nei depositi sedimentari ricchi di argilla oceanica ha sollevato la questione di come si siano formati.

Le superfici dei minerali argillosi naturali sono caricate negativamente, e quindi inevitabilmente generano interazioni fisico-chimiche tra argilla e acqua. Tali interazioni argilla-acqua hanno un ruolo critico nella presenza di idrati di gas naturale nelle formazioni sedimentarie ricche di argilla.

Però, i ricercatori hanno incontrato difficoltà nell'analizzare la formazione di idrati a causa dei cationi contenuti nelle particelle di argilla, che bilanciano le cariche superficiali argillose. Perciò, le particelle di argilla rilasciano inevitabilmente i cationi se mescolate con acqua, che complica l'interpretazione dei risultati sperimentali.

Per superare questo limite, il team ha polarizzato le molecole d'acqua con un campo elettrico e ha monitorato i tempi di induzione delle molecole d'acqua che formano idrati di gas. Hanno scoperto che i 10 kV/m di campo elettrico hanno promosso la nucleazione di idrati di gas in determinate condizioni piuttosto che rallentarla, a causa della rottura parziale dei cluster d'acqua legati all'idrogeno e della diminuzione dell'energia termica delle molecole d'acqua.

Il professor Kwon ha detto, "Attraverso questa ricerca, abbiamo acquisito una migliore comprensione dell'origine della presenza di idrati di gas nei depositi sedimentari ricchi di argilla. Nel futuro prossimo, saremo presto in grado di produrre commercialmente gas metano dai giacimenti di idrati di gas naturale".

Questa ricerca, guidato dal dottorando Taehyung Park, è stato pubblicato online in Scienze e tecnologie ambientali il 3 febbraio.