Команда раскрывает механизм формирования горючего льда в глинистых океанических осадках

Исследовательская группа KAIST определила условия формирования природных газовых гидратов, так называемого горючего льда, в океанах. Профессор Тэ-Хюк Квон и его команда обнаружили, что глинистые минералы в богатых глиной океанических осадочных отложениях способствуют образованию газовых гидратов, и предложили принцип их формирования в глинистых слоях.

Газовые гидраты — это ледоподобные кристаллические структуры из молекул воды, удерживающих в своей решетке молекулы газа. Их запасы столь огромны, что их рассматривают как альтернативный источник энергии. Ранее считалось, что формирование гидратов в глинистых отложениях ограничено, поэтому неожиданное обилие природных гидратов в таких океанических осадках требовало объяснения.

Поверхности природных глинистых минералов заряжены отрицательно, что неизбежно приводит к физико-химическим взаимодействиям между глиной и водой. Эти взаимодействия играют ключевую роль в образовании гидратов в глинистых формациях. Однако анализ процесса затрудняли катионы, содержащиеся в частицах глины для баланса заряда, которые высвобождаются в воду и осложняют интерпретацию экспериментов.

Чтобы преодолеть это ограничение, команда поляризовала молекулы воды электрическим полем и отслеживала время индукции начала формирования гидратов. Они обнаружили, что поле напряженностью 10 кВ/м в определенных условиях ускоряет зарождение гидратов, а не замедляет его, благодаря частичному разрушению водородных связей в кластерах воды и снижению тепловой энергии молекул.

Профессор Квон отметил: "Это исследование позволило нам лучше понять происхождение газовых гидратов в богатых глиной осадочных отложениях. В ближайшем будущем мы сможем коммерчески производить метан из месторождений природных газовых гидратов". Исследование, выполненное под руководством аспиранта Тэхёна Пака, было опубликовано онлайн в журнале Environmental Science and Technology 3 февраля.