Hidratos de gas, mostrado aquí en el piso del Golfo de México, son un material similar al hielo que se forma naturalmente bajo presión extrema en ambientes de baja temperatura donde el agua es abundante. Un nuevo estudio de la Universidad de Texas en Austin ha demostrado que los hidratos debajo del piso del Golfo se pueden aprovechar para obtener energía y, al mismo tiempo, proporcionar un almacenamiento seguro para las emisiones de gases de efecto invernadero. Crédito:NOAA
Una nueva investigación de la Universidad de Texas en Austin muestra que inyectar aire y dióxido de carbono en los depósitos de hielo de metano enterrados debajo del Golfo de México podría desbloquear vastos recursos energéticos de gas natural mientras ayuda a combatir el cambio climático al atrapar el dióxido de carbono bajo tierra.
El estudio, publicado el 27 de junio en la revista Investigación de recursos hídricos , utilizó modelos de computadora para simular lo que sucede cuando se inyectan mezclas de dióxido de carbono y aire en depósitos de hidrato de metano, un hielo compuesto químico rico en agua que se forma naturalmente a alta presión, ambientes de baja temperatura, como en las profundidades del Golfo de México y bajo el permafrost ártico.
Autor principal Kris Darnell, un recién graduado de doctorado de la Escuela de Geociencias de UT Jackson, dijo que la investigación es el siguiente paso para resolver dos desafíos globales importantes:la seguridad energética y el almacenamiento de carbono.
"Nuestro estudio muestra que puede almacenar dióxido de carbono en hidratos y producir energía al mismo tiempo, "dijo Darnell, cuya investigación fue financiada por el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas (UTIG).
En el proceso, el nitrógeno en el aire inyectado arrastra el metano hacia un pozo de producción y permite que el dióxido de carbono ocupe su lugar, dijeron los investigadores. La belleza de este enfoque es que extrae gas natural de los depósitos de hidrato de metano y al mismo tiempo almacena dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, en un entorno profundo donde es poco probable que se libere a la atmósfera donde podría contribuir al cambio climático.
Esta no es la primera vez que se proponen depósitos de hidratos para el almacenamiento de dióxido de carbono. Los intentos anteriores fracasaron o produjeron resultados mediocres. El nuevo estudio analiza la física detrás del proceso para revelar por qué fallaron los intentos anteriores y cómo hacerlo bien.
El siguiente paso, dijo Darnell, es probar sus hallazgos en un laboratorio. La Escuela Jackson y el Departamento de Ingeniería de Petróleo y Geosistemas de UT Hildebrand están probando actualmente el método en una instalación especializada en la Escuela Jackson. que es uno de los pocos en el mundo que puede almacenar y probar el hidrato de metano. Este trabajo está siendo dirigido por Peter Flemings, un profesor de la Escuela Jackson e investigador científico senior de UTIG, y David DiCarlo, profesor en el Departamento de Hildebrand. Ambos son coautores del artículo.
El autor principal del estudio, Kris Darnell, en el Centro de Núcleo de Presión de la Universidad de Texas en la Escuela de Geociencias de Jackson, la única instalación universitaria que puede estudiar núcleos de hidrato de metano bajo presión. El laboratorio permite a los investigadores estudiar el hidrato de metano en las mismas condiciones ambientales en las que se encuentran. Crédito:Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas
"Hay dos cosas realmente interesantes. Primero, podemos producir gas natural para generar energía y secuestrar CO2, "dijo Flemings." Segundo, intercambiando el hidrato de metano con hidrato de CO2, perturbamos menos la formación (geológica), reducir el impacto medioambiental, y hacemos que el proceso sea energéticamente más eficiente ".
Si se puede demostrar que el proceso funciona en el campo a escala industrial, tiene un potencial enorme.
El hidrato de metano es uno de un grupo de compuestos químicos conocidos como hidratos de gas en los que las moléculas de gas quedan atrapadas dentro de jaulas de moléculas de hielo de agua en lugar de unirse químicamente con ellas. UT y el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) están trabajando juntos para estudiar los hidratos de metano que se forman naturalmente con el objetivo de descubrir su potencial como recurso energético. Esto es importante porque las estimaciones sugieren que el metano extraído de los depósitos de hidratos que se encuentran debajo del Golfo de México solo podría alimentar al país durante cientos de años.
En el papel, los autores demostraron que un proceso en el que un tipo de molécula atrapada en hidrato se intercambia por otro (llamado intercambio de molécula huésped) es un proceso de dos etapas y no una sola, proceso simultáneo, como se pensaba anteriormente.
Primero, el nitrógeno descompone el hidrato de metano. Segundo, el dióxido de carbono se cristaliza en una onda lenta de hidrato de dióxido de carbono detrás del gas metano que se escapa.
Las simulaciones por computadora indican que el proceso se puede repetir con concentraciones crecientes de dióxido de carbono hasta que el depósito se sature. Los autores dijeron que, a diferencia de algunos métodos de almacenamiento de carbono, esto proporciona un incentivo para que la industria comience a almacenar dióxido de carbono, uno de los principales impulsores del cambio climático.
"Ahora estamos invitando abiertamente a toda la comunidad científica a salir y usar lo que estamos aprendiendo para hacer avanzar la pelota, "Dijo Flemings.
