Los hidratos de metano son la mayor fuente de combustibles fósiles en el planeta tierra y juegan un papel en el cambio climático. El proceso molecular de su formación no se conoce y se debate mucho. En un papel en el Revista de química física B , Los investigadores del Instituto Van 't Hoff de Ciencias Moleculares (HIMS) ahora brindan información sobre la formación de hidratos de metano. Realizaron simulaciones moleculares a escala atomística que ayudan a establecer las propiedades termodinámicas y cinéticas clave.

Las mezclas de gas metano y agua pueden formar espontáneamente un hidrato sólido. Dichos hidratos de metano se encuentran naturalmente en abundancia en los fondos oceánicos y en el permafrost, excediendo sustancialmente la reserva de gas natural. Como tal, Los hidratos de metano se conciben no solo como un recurso energético futuro, sino también como muy relevantes para el cambio climático global.

La cristalización de hidratos de metano mediante nucleación homogénea en condiciones naturales, condiciones moderadas es de relevancia industrial y científica, sin embargo, todavía se entiende mal. Predecir las tasas de nucleación en tales condiciones es notoriamente difícil debido a las altas barreras de nucleación, y requiere, además de un modelo molecular preciso, muestreo mejorado.

Tasa de nucleación de cristales

Empleando la técnica de muestreo de interfaz de transición eficiente, Arjun Wadhawan y Peter Bolhuis del grupo de investigación HIMS Computational Chemistry ahora predicen la tasa exacta de nucleación con un campo de fuerza atomístico preciso, centrándose en condiciones específicas de 280 K y 500 bar. Calcularon una tasa de nucleación de cristales de unos pocos cientos de núcleos por segundo por cm. ³ . Esta cifra está de acuerdo con estimaciones experimentales para condiciones cercanas, aunque esto probablemente sea fortuito ya que las predicciones son muy sensibles a la configuración precisa de la simulación. Sin embargo, el trabajo muestra que ahora es posible calcular las tasas de hidratos de metano a una sobresaturación moderada, sin depender de ninguna suposición que no sea el campo de fuerza. Esto ayudará a futuras investigaciones destinadas a comprender los hidratos naturales, mejorar la síntesis de materiales, y desarrollar estrategias de disolución.