Разработку нового метода улавливания углекислого газа из газовых смесей дымовых газов и синтез-газа ведут ученые из Лаборатории теплофизических основ газогидратных технологий Физического факультета Новосибирского государственного университета (НГУ), 17 октября сообщает пресс-служба вуза.

Метод новосибирских ученых основан на переводе этих газов в газогидратное состояние. Команда исследователей рассчитывает помощью экспериментов и исследований повысить скорости гидратирования и увеличить объем газа, переходящего в гидратную фазу.

Совершенствуя в ходе экспериментов технологию гидратного разделения газов из газовых смесей, ученые решают задачу снижения антропогенных выбросов углекислого газа (CO₂) в атмосферу, происходящих в ходе производства «голубого» водорода из «коричневого», который образуется из бурого угля, и «серого», получаемого конверсией метана.

Руководитель работ, доктор физико-математических наук, профессор, завлабораторией Владимир Белослудов поясняет:

«Газовый гидрат — это особое соединение воды и газа, внешне очень похожее на снег или дробленый лед, которое образуется при определенном сочетании давления и температуры. Один объем гидрата при образовании поглощает в себя до 170 объемов газа. Для каждого газа условия образования оригинальны, что открывает возможность улавливания какого-то компонента из газовой смеси».

Так, для получения гидрата водорода при температуре 0 оС необходимо давление свыше 2000 атмосфер, а углекислого газа — всего 12 атмосфер, что позволят извлекать CO₂ из смеси «водород — углекислый газ», какую представляет собой парниковый углекислый газ. После этого можно захоронить углекислый газ в уплотненном газогидратном состоянии в соответствующем месте, смягчая последствия изменения климата.

«Соответствующие места» ученые НГУ и Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука (ИНГГ) СО РАН указали в разработанной ими интерактивной карте, которая показывает наиболее благоприятные для захоронения парниковых газов территории в России.

Однако, отмечают ученые, только давления и температуры для образования гидрата из конкретного компонента газа недостаточно. Нужно некоторое время, чтобы образовался «зародыш» гидратной структуры, от которого она начнет разрастаться по плоскости контакта воды и газа. Это время для конкретной смеси газов случайно.

Для ускорения процесса гидратирования разработчики используют различные катализаторы.

«Наши комплексные исследования направлены на понимание фундаментальных основ процессов нуклеации газовых гидратов. Мы пользуемся методами молекулярной и решеточной динамик и изучаем нуклеацию как в гомогенных (смесь воды и газа), так и в гетерогенных условиях, таких как смесь воды, газов (метан, углекислый газ), присутствие поверхностно-активного вещества (лаурилсульфат натрия), условиях наномасштабного пространственного ограничения на поверхности наночастиц Al₂O₃, SiO₂, Ag», — рассказал Белослудов.

Ученые уже получили промежуточные результаты, о которых они доложили на VII Всероссийской научной конференции «Теплофизика и физическая гидродинамика», проходившей в Сочи.

На конференции были представлены результаты теоретического исследования влияния наночастиц диоксида кремния (SiO₂) на скорость формирования гидратных фаз в присутствии метана или диоксида углерода.

Эти исследования, как отметила докладчик, старший научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук Юлия Божко, позволят использовать газогидратные технологии в промышленных масштабах.

Доклад другого члена команды — старшего научного сотрудника лаборатории, кандидата технических наук Антона Мелешкина, содержал информацию о проведенных командой экспериментальных исследованиях устойчивости коллоидного раствора воды с наночастицами SiO₂ при добавлении поверхностно-активного вещества. Стабильность раствора необходима для обеспечения цикличного получения гидрата.

Исследование показало, «что для большинства режимов перевод коллоидного раствора в гидрат и его обратное разложение на воду и газ, приводит к ухудшению его характеристик», сообщил Мелешкин, добавив, что этот важный момент еще предстоит проработать.