減少我們大氣中的有害氣體的數量，以減緩氣候變化的步伐是一場國際性的競賽，而做到這一點的一個方法是通過碳捕獲和封存–從空氣中吸出碳並將其掩埋。然而，在這一點上，現在的技術限制只讓我們我們捕獲了對氣候變化產生影響所需的碳的很一小部分。
德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員與埃克森美孚公司合作，取得了一項新的發現，可能會在很大程度上改變這種狀況。他們已經找到了一種方法，可以為基於二氧化碳的晶體結構的形成提供超強動力，有朝一日可以將數十億噸的碳儲存在海底，時間可以長達數百年。
科克雷爾工程學院沃克機械工程系副教授Vaibhav Bahadur（VB）說：”我認為碳捕獲就像是給地球上保險，”他是ACS可持續化學與工程雜誌上一篇關於該研究的新論文的主要作者。”現在僅僅做到碳中和是不夠的，我們需要做到負碳，以消除過去幾十年來對環境造成的破壞。”
這些結構被稱為水合物，當二氧化碳與水在高壓和低溫下混合時形成。水分子重新定位，作為籠子捕獲二氧化碳分子。
但是這個過程啟動得非常慢–可能需要幾個小時甚至幾天才能開始反應。研究小組發現，通過在反應中加入鎂，水合物的形成速度比目前使用的最快速的方法快3000倍，快到甚至只有1分鐘。這是有記錄以來最快的水合物形成速度。
“今天最先進的方法是使用化學品來促進反應，”Bahadur說。”這很有效，但速度較慢，而且這些化學品很昂貴，對環境不友好。”
水合物在反應皿中形成，在實踐中，這些反應裝置可以被部署到洋底。利用現有的碳捕獲技術，二氧化碳將被從空氣中提取並被帶到水下反應器中，水合物將在那裡生長。這些水合物的穩定性減少了其他碳儲存方法中存在的泄漏威脅，例如將其作為氣體注入廢棄的氣井中。
想出如何減少大氣中的碳是目前世界上最大的問題。世界上只有少得可憐的幾個研究小組在研究二氧化碳水合物作為一種潛在的碳儲存方案。
Bahadur表示：”我們只捕獲了到2050年我們所需要捕獲的碳量的大約一半。這告訴我，在捕獲和儲存碳的技術領域還有很多可以研究的空間。”
巴哈杜爾自2013年來到UT Austin以來，一直致力於水合物的研究。這個項目是埃克森美孚和UT Austin的能源研究所之間研究合作的一部分。
研究人員和埃克森美孚公司已經提交了一份專利申請，以使他們的發現商業化。接下來，他們計劃解決效率問題–增加反應過程中轉化為水合物的二氧化碳量–並建立水合物連續生產的可能。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.1c03041