Metan viser seg vanskelig å fange


Med drillere tapping inn i massive butikker av naturgass over USA, forsker forskerne på måter å fange det mer effektivt. Naturgass består hovedsakelig av metan, men har mindre mengder karbondioksid, hydrogensulfid og nitrogen i blandingen. Energiselskaper leter etter en billig måte å skille disse gassene fra, for å gi en ren metanstrøm. Utvikl

Med drillere tapping inn i massive butikker av naturgass over USA, forsker forskerne på måter å fange det mer effektivt.

Naturgass består hovedsakelig av metan, men har mindre mengder karbondioksid, hydrogensulfid og nitrogen i blandingen. Energiselskaper leter etter en billig måte å skille disse gassene fra, for å gi en ren metanstrøm. Utviklere vil også kontrollere metanlekkasjer fordi gassen er en spesielt kraftig varmetrapper i atmosfæren.

Men metan er en sjenert molekyl, en som ikke samhandler mye med sine omgivelser, i motsetning til de mer gregarious følgesvennene som karbondioksid. Å skape et stoff som kan samle metan ut av en gassstrøm, mens det er vanskelig å la alt gå videre, er at forskere bruker datasimuleringer for å teste tusenvis av materialer for å komme opp med noen som kan gjøre jobben.

"Vi er på utkikk etter måter hvor urettferdig metan kan konsentreres og utnyttes, " sa Amitesh Maiti, fysiker ved Lawrence Livermore National Laboratory. "Dette er en veldig interessant kjemisk utfordring."

Maiti medforfattere et papir publisert i forrige uke i journal Nature Communications som undersøkte hvordan et flytende løsningsmiddel og solid struktur kunne fange metan fra fortynnede til moderat konsentrerte kilder.

De faste strukturer i dette tilfellet var zeolitter, porøse mineraler som vanligvis brukes som adsorber. Forskere modellerte hvordan metanmolekyler samhandler med hverandre inne i disse strukturene på en nanometer skala på en måte som er "nesten som en flysimulator for molekyler", ifølge Berend Smit, en annen medforfatter og professor i kjemi og kjemisk ingeniørfag på University of California, Berkeley.

Smit forklarte at forskerne optimaliserte simuleringen for grafiske prosessorer, dataplisjer som er begrenset til færre instruksjoner, men kan utføre flere beregninger samtidig sammenlignet med konvensjonelle prosessorer. Med denne metoden screente forskerne 87.000 zeolittstrukturer for å se hvor godt de kunne filtrere metan, forkorte listen til en rekke potensialer.

Materialets porestruktur spiller forskjellige roller avhengig av metankonsentrasjonene. På lave nivåer må materialet ha høyere affinitet for metan enn nitrogen. Målet her er å øke metans konsentrasjon til 5 prosent, som er når gassen blir brannfarlig.

Ved høyere konsentrasjoner kan metan interagere med andre metanmolekyler, og øker hvor effektivt materialet absorberer gassen. Å øke gassens konsentrasjon til 60 prosent rekkevidde gjør det lettere å flyte og transportere. Refinere kan gjenta syklusen og gjenbruke zeolittmaterialet for å generere en enda mer konsentrert metanstrøm.

Flytende filtre ga derimot dårlige resultater. "Det vi fant fra dette arbeidet er at væsker ikke er spesielt gode for metanfangst, " sa Maiti.

For forskere er neste trinn å lage og teste disse materialene i den virkelige verden for å se om filtreringsevnen til disse zeolittene stemmer overens med beregningene. Smit la til at simuleringsprosessen kunne være nyttig for å identifisere materialer for å fange karbondioksid også.

Reprinted from Climatewire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500