二氧化碳可用于帮助从地下深处埋藏的沉积物中生产天然气。最近的一项研究表明，向埋在墨西哥湾下方的甲烷冰层中注入的空气和二氧化碳可以释放大量自然能源。

来自 德克萨斯大学奥斯汀分校 (UT Austin)的研究人员建议将大量的二氧化碳和空气注入甲烷水合物的沉积物中，作为收集甲烷气体的一种手段。后者是一种像冰一样的，富含水的化合物，它可以在高压，低温环境中自然形成，例如在北极多年冻土下或墨西哥湾深处。

“我们的研究表明，您可以将二氧化碳存储在水合物中并同时产生能量，”第一作者克里斯·达内尔(Kris Darnell)说，他是UT奥斯汀杰克逊地球科学学院的博士研究生。

用计算机模型模拟甲烷气的提取

UT奥斯汀分校的团队实际上还没有用二氧化碳提取任何甲烷气体。相反，该团队使用计算机模型来模拟当将二氧化碳和空气的混合物注入甲烷水合物沉积物中时会发生的情况。根据模拟，空气将甲烷气体吹向生产井。然后，二氧化碳气体占据了先前由甲烷占据的空间。

这项研究不是第一次提出通过泵送二氧化碳从水合物沉积物中提取甲烷的提议。但是，较早的尝试要么失败，要么产生了乏善可陈的结果。这项新的研究及其计算机模拟旨在破解该过程背后的物理原理，以希望揭示出先前尝试失败的原因。

研究人员指出，水合物中捕获的一种分子(在这种情况下为甲烷)被另一种分子取代的过程是一个两阶段过程。以前，科学家认为这是一个同时的过程。在新模型中，空气中的氮气在第一阶段分解了甲烷水合物。此后，二氧化碳结晶成在提取的甲烷气体后面的缓慢移动的二氧化碳水合物波。

与压裂不同，地震风险更低

该小组提出的方法的一个好处是用二氧化碳水合物代替了甲烷水合物。地质干扰(例如地震)已成为其他将材料插入地下的采矿方法的一个问题，例如水力压裂(通常称为压裂)。使用研究人员介绍的方法，其思想是二氧化碳有效地替代了从水合物中提取的甲烷。

“通过将甲烷水合物与CO 2 水合物交换，我们减少了对(地质)地层的干扰，降低了对环境的影响，并且使该过程在能源上更加有效，”杰克逊学院教授兼高级研究科学家彼得·弗莱明斯(Peter Flemings)表示。在 德克萨斯大学学院地球物理学。(相关： 即使在远离注入地点的地区，压裂也会引发“潜在破坏性”地震。)

甲烷水合物作为能源

甲烷水合物是一种气体水合物，是一种化学化合物，其中气体分子被捕集在水冰分子的笼中，而不是与它们化学键合。能源部(DOE)和UT奥斯汀分校正在研究天然形成的甲烷水合物，目的是确定它们是否有可能被用作能源。估计表明，从墨西哥湾下发现的水合物沉积物中收集的甲烷可以为该国供电数百年。

完成计算机仿真后，Darnell说下一步就是在实验室测试团队的发现。在杰克逊学校和石油工程测量系统的UT希尔德布兰德部 目前正在测试中的一个专门机构，新方法杰克逊学校，这是可以存储和测试甲烷水合物是世界上为数不多的一个。