Er is een wereldwijde race om de hoeveelheid schadelijke gassen in onze atmosfeer te verminderen om het tempo van de klimaatverandering te vertragen, en een manier om dat te doen is door koolstofafvang en -vastlegging - koolstof uit de lucht zuigen en begraven. Op dit punt, echter, we vangen slechts een fractie van de koolstof op die nodig is om enige vorm van deuk in de klimaatverandering te maken.

Onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin, in samenwerking met ExxonMobil, hebben een nieuwe ontdekking gedaan die daar veel verandering in kan brengen. Ze hebben een manier gevonden om de vorming van op koolstofdioxide gebaseerde kristalstructuren te stimuleren die op een dag miljarden tonnen koolstof onder de oceaanbodem kunnen opslaan voor eeuwen, zo niet voor altijd.

"Ik beschouw koolstofafvang als verzekering voor de planeet, " zei Vaibhav Bahadur (VB), een universitair hoofddocent aan de Walker Department of Mechanical Engineering van de Cockrell School of Engineering en de hoofdauteur van een nieuw artikel over het onderzoek in ACS Duurzame Chemie &Engineering . "Het is niet meer genoeg om klimaatneutraal te zijn, we moeten CO2-negatief zijn om de schade die de afgelopen decennia aan het milieu is toegebracht, ongedaan te maken."

Deze structuren, bekend als hydraten, ontstaan ​​wanneer koolstofdioxide wordt gemengd met water onder hoge druk en lage temperatuur. De watermoleculen heroriënteren zich en fungeren als kooien die CO . vasthouden ₂ moleculen.

Maar het proces komt heel langzaam op gang - het kan uren of zelfs dagen duren voordat de reactie op gang komt. Het onderzoeksteam ontdekte dat wanneer ze magnesium aan de reactie toevoegden, hydraten gevormd 3, 000 keer sneller dan de snelste methode die vandaag wordt gebruikt, zo snel als een minuut. Dit is het snelste hydraatvormingstempo dat ooit is gedocumenteerd.

"De state-of-the-art methode van vandaag is om chemicaliën te gebruiken om de reactie te bevorderen, " zei Bahadur. "Het werkt, maar het is langzamer, en deze chemicaliën zijn duur en niet milieuvriendelijk."

De hydraten vormen zich in reactoren. In praktijk, deze reactoren zouden kunnen worden ingezet op de oceaanbodem. Met behulp van bestaande koolstofafvangtechnologie, CO ₂ zou uit de lucht worden geplukt en naar de onderwaterreactoren worden gebracht waar de hydraten zouden groeien. De stabiliteit van deze hydraten vermindert de kans op lekken die aanwezig zijn bij andere methoden van koolstofopslag, zoals het als gas injecteren in verlaten gasbronnen.

Uitzoeken hoe we koolstof in de atmosfeer kunnen verminderen, is ongeveer net zo'n groot probleem als er nu in de wereld is. En toch, Bahadur zegt, er zijn maar een paar onderzoeksgroepen in de wereld die naar CO . kijken ₂ hydraten als een potentiële koolstofopslagoptie.

"We vangen slechts ongeveer een half procent van de hoeveelheid koolstof op die we in 2050 nodig hebben, "Zei Bahadur. "Dit vertelt me ​​​​dat er genoeg ruimte is voor meer opties in de emmer met technologieën om koolstof op te vangen en op te slaan."

Bahadur werkt aan hydraatonderzoek sinds hij in 2013 aan de UT Austin arriveerde. Dit project maakt deel uit van een onderzoekspartnerschap tussen ExxonMobil en het Energy Institute van UT Austin.

De onderzoekers en ExxonMobil hebben een octrooiaanvraag ingediend om hun ontdekking te commercialiseren. Volgende, ze zijn van plan om efficiëntieproblemen aan te pakken - de hoeveelheid CO . verhogen ₂ dat wordt tijdens de reactie omgezet in hydraten en zorgt voor een continue productie van hydraten.

Bahadur leidde het team, waartoe ook Filippo Mangolini behoort, een assistent-professor in de Walker Department of Mechanical Engineering. Andere teamleden zijn onder meer:​​Van de Walker Department of Mechanical Engineering, Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya en Awan Bhati; van het Texas Materials Institute aan de UT Austin, Hugo Celio; en onderzoekers van ExxonMobil.