Ученые разобрались с формированием горючего льда
Исследователи установили, каким образом в глубинах океана формируются газовые гидраты, также известные как горючий лед. Это вещество стабильно при низких температурах и высоких давлениях, а при разрушении выделяет горючие газы, благодаря которым и стало известно. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science & Technology.
Газовые гидраты — это напоминающие лед кристаллические структуры из соединенных водородными связами молекул воды и запертых в полостях между ними молекул газов. Они образуются в большом количестве в глубинах океана и скапливаются в желобах. Их запасы настолько обширны, что они давно рассматриваются в качестве альтернативного источника энергии. Однако их использование затруднено двумя обстоятельствами: они нестабильны при нормальных условиях, а выделяющийся при разрушении метан является очень сильным парниковым газом.
Раньше считалось, что в глинистых осадочных отложениях газовых гидратов не много, однако затем их обнаружили и там, из-за чего возникли вопросы об их образовании. Трудность заключается в неизбежном наличии отрицательного заряда на поверхности глинистых минералов, приводящем к взаимодействию с водой. В то же время в толще таких минералов содержатся положительно заряженные частицы, которые оказываются в растворе при смешивании с водой. В целом это делало результаты экспериментов трудноинтерпретируемыми.
В новой работе ученые из Корейского института передовых технологий использовали электрическое поле высокого напряжения, поляризующее молекулы воды. Оказалось, что при напряженности более 10 кВ/м поле стимулировало образование гидратов, а не подавляло его. Так происходило из-за частичного разрыва водородных связей между молекулами воды и уменьшения их тепловой энергии. «Благодаря этому исследованию мы больше узнали о происхождении гидратов в богатых глиной осадочных отложениях, — говорит ведущий автор работы Тхе-Хек Квон. — В ближайшем будущем мы сможем добывать метан из естественных залежей газовых гидратов, делая добычу коммерчески выгодной».