氣候變化是人類面臨的最緊迫挑戰之一。 為了對抗其潛在的災難性影響，全世界的科學家們正在尋找可以幫助世界達到碳中和的新技術。NUS的研究團隊在相關方面取得了新的進展。
二氧化碳穩定性實驗
一個解決全球氣候變暖的潛在方案正在引起越來越多的關注，那就是在海底沉積物下以水合物的形式捕獲和儲存二氧化碳(CO2)排放，並通過海洋上方海水重量產生的自然壓力保持其位置。 然而，該方案面臨一個主要問題，為了將碳保持在適當的位置並遠離大氣，這種儲存的二氧化碳穩定性有待商榷。
現在，NUS化學和生物分子工程系的研究人員首次展示了海洋沉積物中二氧化碳水合物穩定性的實驗證據——這是使這種碳存儲技術可行的關鍵一步。
Praveen Linga教授(左)和他的團隊，來源：NUS
這項研究的首席研究員Praveen Linga教授說:「這是第一次有這樣的實驗證據，我們希望這將促進這項技術發展的進一步活動。」 這個小組的發現是新加坡能源中心資助的一個項目的一部分，它首次發表在期刊《化學工程雜誌》（ Chemical Engineering Journal）上。
通過使用一種特殊設計的實驗室反應器，NUS的研究小組表明，二氧化碳水合物可以在海洋沉積物中保持穩定長達30天。 該團隊說，未來，同樣的過程可以用來驗證更長的時間內二氧化碳水合物的穩定性。
CO2可在海底穩定存在30天, 來源：NUS
冰狀物鎖住二氧化碳
在海洋創造的低溫高壓條件下，二氧化碳可以被限制在水分子中，形成冰狀物質。 這些二氧化碳水合物在略高於水冰點的溫度下形成，每立方米的水合物可儲存多達184立方米的二氧化碳。
在世界各地類似的地方存在著大量的甲烷水合物，它們的安全存在提供了一個自然的類比，以支持CO2水合物如果儲存在深海沉積物中，將保持穩定和安全的信念。
該研究小組表示，這項技術最終可以發展成商業規模的過程，使像新加坡這樣的國家每年可以有效地將200多萬噸二氧化碳作為水合物封存，以達到減排目標。
流程圖，來源：NUS
海底環境
通過使用特殊設計的設備，Linga教授和他的團隊重現了深海海底的環境，那裡的溫度範圍在2°C到6°C之間，壓力比我們在海平面上經歷的要高100倍。 創建一個能夠維持這種條件的宏觀規模的反應堆是具有挑戰性的，這也是之前不可能進行二氧化碳水合物穩定性的相關測試實驗的原因之一。 NUS團隊克服了這一挑戰，使用了內部設計的壓力容器，內襯矽砂床，模仿海洋沉積物。
模擬海洋沉積物, 來源：NUS
該團隊能夠在矽砂層的頂部和內部形成固體水合物，並將壓力容器過渡到模擬海洋條件，以觀察在沉積物中形成的固體CO2水合物的穩定性。 在加壓條件下，對水合物進行了14至30天的觀察，發現其具有高度的穩定性。
除了目前儲存在枯竭的油氣儲量和含鹽含水層中的碳排放外，這種水合物技術將使各國能夠將大量碳排放封存在深海地質構造中。 對於新加坡這樣的國家來說，這項技術可能是減少二氧化碳排放的重要工具。新加坡已經設定了到2050年實現碳中和的目標。
Linga教授 來源：NUS
「為了實現碳中和目標，我們必須尋找新的選擇，提供大規模和高速度的措施來隔離二氧化碳。 將深海沉積物作為二氧化碳水合物封存是一個很有前途的解決方案，」Linga教授說。
研究新目標
該團隊的下一步將是擴大實驗的規模和時間範圍。 林加教授表示:「從實驗的角度來看，我們計劃將規模擴大10倍，並進一步創新，開發可量化的技術工具和方法。」 他說，下一步，研究小組的目標是儘快證明二氧化碳水合物的6個月穩定性。
該團隊最近宣布，在新加坡政府的低碳能源研究基金倡議下，為開發先進的低碳能源技術解決方案提供資金，這將極大地支持這種存儲技術的發展。 通過計劃中的未來實驗，該團隊希望開發和驗證能夠預測未來數千年二氧化碳水合物穩定性的模型。
