Μετατροπή φυσικού αερίου σε στερεά μορφή για αποθήκευση

Το φυσικό αέριο θεωρείται το καθαρότερο από όλα τα ορυκτά καύσιμα, μα η αποθήκευσή του εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση- και σε αυτό το πλαίσιο ερευνητές του National University of Singapore (NUS) ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη μετατροπή του σε ένα μη εκρηκτικό στερεό που μπορεί να αποθηκεύεται και μεταφέρεται με ευκολία. Χρησιμοποιώντας ένα πρωτοποριακό, χαμηλής τοξικότητας πρόσθετο μείγμα που ανέπτυξαν, η μετατροπή αυτή μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσα σε μόλις 15 λεπτά.

 

Της ομάδας ηγήθηκε ο επίκουρος καθηγητής Πραβίν Λίνγκα, και το επιστημονικό άρθρο δημοσιεύτηκε στο Energy & Environmental Science στις 27 Οκτωβρίου 2020. Η ομάδα του NUS δούλεψε πάνω σε μια διαδικασία μετατροπής φυσικού αερίου σε στερεά μορφή γνωστή ως ένυδρα αέρια ή καύσιμος πάγος, που αποτελείται από μόρια φυσικού αερίου κλεισμένα σε «κλουβιά» τα οποία σχηματίζονται από μόρια νερού. Στην πραγματικότητα η φύση αποθηκεύει φυσικό αέριο με αυτόν τον τρόπο, μα η διαδικασία είναι πολύ αργή. Άλλοι ερευνητές έχουν καταφέρει στο παρελθόν να την επιταχύνουν τεχνητά, μα κατέληγαν να χρησιμοποιούν πολύ τοξικά πρόσθετα, τα οποία είναι επικίνδυνα τόσο για το περιβάλλον όσο και για το εμπλεκόμενο προσωπικό.

 

Το νέο μείγμα που δημιούργησαν ερευνητές του NUS περιλαμβάνει L-τρυπτοφάνη, που είναι γνωστή ως απαραίτητο αμινοξύ στη δίαιτα του ανθρώπου. Το αμινοξύ αυτό οικοδομεί μύες και μπορεί επίσης να επιταχύνει κατά πολύ τον εγκλωβισμό φυσικού αερίου σε στερεό υδρίτη. Η φόρμουλα του NUS παράγει τον ταχύτερο ρυθμό αντίδρασης ως τώρα- πάνω από δύο φορές ταχύτερο σε σχέση με τα υπάρχοντα στάνταρ- ενώ παράλληλα είναι λιγότερο τοξικό και ασφαλέστερο.

 

Όπως είπε άλλος ένας εκ των ερευνητών, ο Γκαουράβ Μπατατσαρτζί, «το επίτευγμά μας μπορεί πραγματικά να γίνει αντιληπτό εάν σκεφτεί κανείς πως χρειάζονται εκατομμύρια και εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν ένυδρα αέρια στη φύση- ωστόσο με την σωστή εισαγωγή “μυστικών συστατικών” στο σύστημα σε μικρές ποσότητες, η ίδια διαδικασία μπορεί να επιτευχθεί στο εργαστήριο μέσα σε λεπτά».

 

Το τελικό προϊόν είναι πολύ σταθερό και μπορεί να αποθηκεύεται στους -5 βαθμούς Κελσίου και σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση- παρόμοια με τις συνθήκες που επικρατούν σε ένα οικιακό ψυγείο. Αυτό είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό, αν αναλογιστεί κανείς πως έτσι ο όγκος του φυσικού αερίου μειώνεται κατά περίπου 90 φορές. Εναλλακτικοί τρόποι αποθήκευσης φυσικού αερίου περιλαμβάνουν την υγροποίησή του στους -160 βαθμούς Κελσίου ή τη μεγάλη συμπίεσή του (250 φορές η ατμοσφαιρική πίεση). Οι προσεγγίσεις αυτές είναι ιδιαίτερα δαπανηρές σε μεγάλη κλίμακα, ή δεν ενδείκνυνται για μεγάλες χρονικές περιόδους.

 

Οι ερευνητές του NUS σχεδιάζουν τώρα τη μετατροπή μεγαλύτερων όγκων αερίου σε μικρότερους όγκους στερεών σε κλίμακα 100 κιλών την ημέρα. Εάν αυτό αποδειχθεί επιτυχές, θα μπορούσε να επιτρέψει την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας αυτής.