Ny forskning vid University of Texas i Austin visar att injicering av luft och koldioxid i metan isavlagringar begravda under Mexikanska golfen kan låsa upp stora naturgasenergiresurser samtidigt som det hjälper till att bekämpa klimatförändringarna genom att fånga koldioxiden under jorden.

Studien, publicerad 27 juni i tidskriften Vattenresursforskning , använt datormodeller för att simulera vad som händer när blandningar av koldioxid och luft injiceras i avlagringar av metanhydrat, en isliknande, vattenrik kemisk förening som bildas naturligt under högt tryck, lågtemperaturmiljöer, som djupt inne i Mexikanska golfen och under arktisk permafrost.

Huvudförfattare Kris Darnell, en ny doktorsexamen från UT Jackson School of Geosciences, sade att forskningen är nästa steg i att lösa två betydande globala utmaningar:energisäkerhet och kollagring.

"Vår studie visar att du kan lagra koldioxid i hydrater och producera energi samtidigt, sa Darnell, vars forskning finansierades av University of Texas Institute for Geophysics (UTIG).

I processen, kvävet i den injicerade luften sveper metanet mot en produktionsbrunn och tillåter koldioxid att ta dess plats, sa forskare. Det fina med detta tillvägagångssätt är att det utvinner naturgas från metanhydratavlagringar och samtidigt lagrar koldioxid, en växthusgas, i en djup miljö där det är osannolikt att det släpps ut i atmosfären där det skulle kunna bidra till klimatförändringar.

Detta är inte första gången som hydratavlagringar har föreslagits för lagring av koldioxid. Tidigare försök misslyckades antingen eller gav dåliga resultat. Den nya studien bryter ner fysiken bakom processen för att avslöja varför tidigare försök misslyckades och hur man får det rätt.

Nästa steg, sa Darnell, är att testa sina resultat i ett labb. Jackson School och UT Hildebrand Department of Petroleum and Geosystems Engineering testar för närvarande metoden i en specialiserad anläggning i Jackson School, som är en av få i världen som kan lagra och testa metanhydrat. Detta arbete leds av Peter Flemings, Jackson School professor och senior UTIG forskare, och David DiCarlo, professor vid Hildebrandsavdelningen. Båda är medförfattare på tidningen.

"Två saker är riktigt coola. För det första, vi kan producera naturgas för att generera energi och binda CO2, sade Flemings. För det andra, genom att byta ut metanhydratet med CO2-hydrat, vi stör den (geologiska) formationen mindre, minska miljöpåverkan, och vi gör processen energiskt mer effektiv."

Om processen kan visas fungera i fält i industriell skala, det har en enorm potential.

Metanhydrat är en av en grupp kemiska föreningar som kallas gashydrater där gasmolekyler fastnar i burar av vattenismolekyler snarare än att de binds kemiskt med dem. UT och U.S.A. Department of Energy (DOE) arbetar tillsammans för att studera naturligt bildade metanhydrater i syfte att ta reda på deras potential som energiresurs. Detta är viktigt eftersom uppskattningar tyder på att metan som skördats från hydratavlagringar som finns under Mexikanska golfen bara kan driva landet i hundratals år.

I tidningen, författarna visade att en process där en typ av molekyl fångad i hydrat byts ut mot en annan (kallad gästmolekylutbyte) är en process i två steg och inte en enda, samtidig process, som det tidigare troddes vara.

Först, kväve bryter ner metanhydratet. Andra, koldioxiden kristalliseras till en långsamt rörlig våg av koldioxidhydrat bakom den utströmmande metangasen.

Datorsimuleringarna indikerar att processen kan upprepas med ökande koncentrationer av koldioxid tills reservoaren blir mättad. Författarna sa att till skillnad från vissa metoder för kollagring, detta ger ett klart incitament för industrin att börja lagra koldioxid, en viktig drivkraft bakom klimatförändringarna.

"Vi bjuder nu öppet in hela forskarsamhället att gå ut och använda det vi lär oss för att flytta bollen framåt, " sa Flemings.