Washington, DC— Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd hoe de natuur de grote voorraden methaanhydraat opbouwt die zich onder de zeebodem en diep in de arctische permafrost bevinden. Methaanhydraat is een vast, ijsachtig materiaal dat bestaat uit watermoleculen die moleculen methaan, het belangrijkste bestanddeel van aardgas, vasthouden. Grote voorraden methaanhydraat zijn potentiële doelwitten voor toekomstige energieproductie, maar de fundamentele processen die deze vormen worden slecht begrepen.

Een team van onderzoekers onder leiding van het Los Alamos National Laboratory van het Department of Energy en waaronder wetenschappers van de Universiteit van Californië, Davis en de Universiteit van Oklahoma, hebben een computermodel ontwikkeld dat het proces van de vorming en dissociatie van methaanhydraat in mariene sedimenten en permafrost simuleert. De onderzoekers gebruikten het model om de effecten van verschillende omgevingsomstandigheden op de vorming van methaanhydraat te onderzoeken, zoals temperatuur, druk en de beschikbaarheid van methaan en water.

De modelresultaten suggereren dat grote afzettingen van methaanhydraat kunnen ontstaan ​​wanneer methaanrijke vloeistoffen omhoog migreren door mariene sedimenten of permafrost en zones tegenkomen waar de temperatuur en druk gunstig zijn voor hydraatvorming. De vloeistoffen koelen af ​​terwijl ze stijgen, waardoor het methaan minder oplosbaar wordt in water. Naarmate het methaan minder oplosbaar wordt, vormt het bellen die door het sediment of de permafrost opstijgen. Wanneer deze belletjes een zone bereiken waar de temperatuur en druk hoog genoeg zijn, coalesceren ze en vormen ze hydraatkristallen.

De onderzoekers ontdekten dat de grootte van de hydraatafzettingen wordt bepaald door de snelheid waarmee methaanrijke vloeistoffen door het sediment of de permafrost migreren. Als de vloeistoffen te langzaam migreren, heeft het methaan de tijd om weer in het water op te lossen voordat het de zone bereikt waar hydraat zich kan vormen. Als de vloeistoffen te snel migreren, zullen de belletjes te klein zijn om samen te smelten en hydraatkristallen te vormen.

De modelresultaten bieden nieuwe inzichten in de processen die grote afzettingen van methaanhydraat vormen en kunnen wetenschappers helpen potentiële doelen voor toekomstige energieproductie te identificeren.

Het onderzoek wordt beschreven in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift _Geophysical Research Letters_ en werd gefinancierd door het Office of Basic Energy Sciences van het Department of Energy.

Los Alamos National Laboratory, een multidisciplinaire onderzoeksinstelling die zich bezighoudt met strategische wetenschap ten behoeve van de nationale veiligheid, wordt beheerd door Triad National Security, LLC, voor de NNSA van het Department of Energy.