Новосибирские ученые разработали эффективную и экономичную технологию для искусственного получения газовых гидратов, что открывает новые возможности для опреснения воды, очистки загрязненных источников и транспортировки природных газов.
Газовые гидраты — это соединения, в которых молекулы воды формируют структуру с полостями, в которые помещаются молекулы газа. Эти гидраты похожи на снег или лед, и их уникальная особенность заключается в том, что процесс их образования не требует химической реакции, а происходит благодаря физическому фазовому переходу, где газ удерживается в полостях за счет сил Ван-дер-Ваальса.
Как пояснил старший научный сотрудник Института теплофизики СО РАН Антон Мелешкин, «газовые гидраты могут хранить до 170 объемов газа в одном объеме гидрата, что открывает новые перспективы для более эффективной транспортировки природного газа. Вместо поддержания температуры сжиженного газа на уровне −162 °С, при использовании гидратной формы можно уменьшить требования к температуре хранения до −20 °С, что будет особенно выгодно для северных регионов».
Кроме того, газовые гидраты можно использовать для очистки и опреснения воды. Для этого в соленую воду вводят гидратообразующий газ, затем кристаллы газогидрата отделяются от рассола, отмываются и плавятся, превращаясь в пресную воду.
Новый метод создания газовых гидратов, предложенный учеными Института теплофизики СО РАН, отличается высокой энергоэффективностью. Это достигается за счет одновременного нагрева и охлаждения рабочей секции установки, что позволяет производить газовые гидраты без дополнительных затрат энергии.
Уникальной особенностью метода является использование процесса кипения газа, который сжижается на стенках установки и кипит на подогреваемом дне. Этот процесс помогает увеличить количество газа в сжиженном виде и способствует образованию газогидратов на всплывающих пузырьках. Полученная газогидратная шапка затем извлекается и отжимается, что позволяет получить чистую воду.
«Мы уже проводим эксперименты с масштабированием процесса на установки объемом более десяти литров, и скоро планируем завершить исследования. На этом этапе мы сможем продемонстрировать лабораторный образец установки, а следующим шагом станет создание прототипа технологии», — отметил соавтор работы, научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Алексей Сагидуллин.
Эта разработка может значительно снизить стоимость очистки и опреснения воды, а также открыть новые возможности для применения газовых гидратов в различных отраслях.