idrati di gas, mostrato qui sul pavimento del Golfo del Messico, sono un materiale simile al ghiaccio che si forma naturalmente sotto pressione estrema in ambienti a bassa temperatura dove l'acqua è abbondante. Un nuovo studio dell'Università del Texas ad Austin ha dimostrato che gli idrati sotto il pavimento del Golfo possono essere sfruttati per produrre energia fornendo allo stesso tempo uno stoccaggio sicuro per le emissioni di gas serra. Credito:NOAA
Una nuova ricerca presso l'Università del Texas ad Austin mostra che l'iniezione di aria e anidride carbonica nei depositi di ghiaccio di metano sepolti sotto il Golfo del Messico potrebbe sbloccare vaste risorse energetiche di gas naturale aiutando a combattere i cambiamenti climatici intrappolando l'anidride carbonica nel sottosuolo.
Lo studio, pubblicato il 27 giugno sulla rivista Ricerca sulle risorse idriche , utilizzato modelli informatici per simulare ciò che accade quando miscele di anidride carbonica e aria vengono iniettate in depositi di idrato di metano, simile al ghiaccio, composto chimico ricco di acqua che si forma naturalmente in alta pressione, ambienti a bassa temperatura, come nel profondo del Golfo del Messico e sotto il permafrost artico.
L'autore principale Kris Darnell, un neolaureato alla UT Jackson School of Geosciences, ha affermato che la ricerca è il prossimo passo per risolvere due importanti sfide globali:la sicurezza energetica e lo stoccaggio del carbonio.
"Il nostro studio mostra che è possibile immagazzinare anidride carbonica negli idrati e produrre energia allo stesso tempo, " ha detto Darnell, la cui ricerca è stata finanziata dall'Istituto di geofisica dell'Università del Texas (UTIG).
Nel processo, l'azoto nell'aria iniettata spazza il metano verso un pozzo di produzione e permette all'anidride carbonica di prendere il suo posto, ricercatori hanno detto. La bellezza di questo approccio è che estrae gas naturale dai depositi di idrato di metano e allo stesso tempo immagazzina anidride carbonica, un gas serra, in un ambiente profondo dove è improbabile che venga rilasciato nell'atmosfera dove potrebbe contribuire al cambiamento climatico.
Non è la prima volta che vengono proposti depositi di idrati per lo stoccaggio di anidride carbonica. I tentativi precedenti sono falliti o hanno prodotto risultati poco brillanti. Il nuovo studio analizza la fisica alla base del processo per rivelare perché i tentativi precedenti sono falliti e come farlo bene.
Il prossimo passo, ha detto Darnell, è quello di testare i loro risultati in un laboratorio. La Jackson School e l'UT Hildebrand Department of Petroleum and Geosystems Engineering stanno attualmente testando il metodo in una struttura specializzata nella Jackson School, che è uno dei pochi al mondo in grado di immagazzinare e testare l'idrato di metano. Questo lavoro è condotto da Peter Flemings, un professore della Jackson School e ricercatore senior UTIG, e David Di Carlo, un professore nel dipartimento di Hildebrand. Entrambi sono coautori del documento.
L'autore principale dello studio, Kris Darnell, presso l'Università del Texas Pressure Core Center presso la Jackson School of Geosciences, l'unica struttura universitaria in grado di studiare i nuclei di idrato di metano sotto pressione. Il laboratorio consente ai ricercatori di studiare l'idrato di metano nelle stesse condizioni ambientali in cui si trovano. Credito:Istituto di geofisica dell'Università del Texas
"Due cose sono davvero fantastiche. Primo, possiamo produrre gas naturale per generare energia e sequestrare CO2, " disse Flemings. "Secondo, scambiando l'idrato di metano con l'idrato di CO2, disturbiamo meno la formazione (geologica), riduzione dell'impatto ambientale, e rendiamo il processo energeticamente più efficiente."
Se si può dimostrare che il processo funziona sul campo su scala industriale, ha un potenziale enorme.
L'idrato di metano fa parte di un gruppo di composti chimici noti come idrati di gas in cui le molecole di gas rimangono intrappolate all'interno di gabbie di molecole di ghiaccio d'acqua anziché legarsi chimicamente con esse. UT e il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) stanno lavorando insieme per studiare gli idrati di metano che si formano naturalmente con l'obiettivo di capire il loro potenziale come risorsa energetica. Questo è importante perché le stime suggeriscono che il solo metano raccolto dai depositi di idrati trovati sotto il Golfo del Messico potrebbe alimentare il paese per centinaia di anni.
Nella carta, gli autori hanno dimostrato che un processo in cui un tipo di molecola intrappolata nell'idrato viene scambiato con un altro (chiamato scambio di molecole ospiti) è un processo in due fasi e non un singolo, processo simultaneo, come si pensava in precedenza.
Primo, l'azoto scompone l'idrato di metano. Secondo, l'anidride carbonica si cristallizza in un'onda lenta di anidride carbonica idrato dietro il gas metano in fuga.
Le simulazioni al computer indicano che il processo può essere ripetuto con concentrazioni crescenti di anidride carbonica fino alla saturazione del giacimento. Gli autori hanno affermato che, a differenza di alcuni metodi di stoccaggio del carbonio, ciò fornisce un incentivo immediato all'industria per iniziare a immagazzinare anidride carbonica, uno dei principali motori del cambiamento climatico.
"Ora stiamo apertamente invitando l'intera comunità scientifica a uscire e utilizzare ciò che stiamo imparando per far avanzare la palla, " disse Fleming.
