学术前瞻 NUS研究成果：缓解全球变暖新思路

气候变化是人类面临的最紧迫挑战之一。 为了对抗其潜在的灾难性影响，全世界的科学家们正在寻找可以帮助世界达到碳中和的新技术。NUS的研究团队在相关方面取得了新的进展。

二氧化碳稳定性实验

一个解决全球气候变暖的潜在方案正在引起越来越多的关注，那就是在海底沉积物下以水合物的形式捕获和储存二氧化碳(CO2)排放，并通过海洋上方海水重量产生的自然压力保持其位置。 然而，该方案面临一个主要问题，为了将碳保持在适当的位置并远离大气，这种储存的二氧化碳稳定性有待商榷。

现在，NUS化学和生物分子工程系的研究人员首次展示了海洋沉积物中二氧化碳水合物稳定性的实验证据——这是使这种碳存储技术可行的关键一步。

Praveen Linga教授(左)和他的团队，来源：NUS

这项研究的首席研究员Praveen Linga教授说:“这是第一次有这样的实验证据，我们希望这将促进这项技术发展的进一步活动。” 这个小组的发现是新加坡能源中心资助的一个项目的一部分，它首次发表在期刊《化学工程杂志》（ Chemical Engineering Journal）上。

通过使用一种特殊设计的实验室反应器，NUS的研究小组表明，二氧化碳水合物可以在海洋沉积物中保持稳定长达30天。 该团队说，未来，同样的过程可以用来验证更长的时间内二氧化碳水合物的稳定性。

CO2可在海底稳定存在30天, 来源：NUS

冰状物锁住二氧化碳

在海洋创造的低温高压条件下，二氧化碳可以被限制在水分子中，形成冰状物质。 这些二氧化碳水合物在略高于水冰点的温度下形成，每立方米的水合物可储存多达184立方米的二氧化碳。

在世界各地类似的地方存在着大量的甲烷水合物，它们的安全存在提供了一个自然的类比，以支持CO2水合物如果储存在深海沉积物中，将保持稳定和安全的信念。

该研究小组表示，这项技术最终可以发展成商业规模的过程，使像新加坡这样的国家每年可以有效地将200多万吨二氧化碳作为水合物封存，以达到减排目标。

流程图，来源：NUS

海底环境

通过使用特殊设计的设备，Linga教授和他的团队重现了深海海底的环境，那里的温度范围在2°C到6°C之间，压力比我们在海平面上经历的要高100倍。 创建一个能够维持这种条件的宏观规模的反应堆是具有挑战性的，这也是之前不可能进行二氧化碳水合物稳定性的相关测试实验的原因之一。 NUS团队克服了这一挑战，使用了内部设计的压力容器，内衬硅砂床，模仿海洋沉积物。

模拟海洋沉积物, 来源：NUS

该团队能够在硅砂层的顶部和内部形成固体水合物，并将压力容器过渡到模拟海洋条件，以观察在沉积物中形成的固体CO2水合物的稳定性。 在加压条件下，对水合物进行了14至30天的观察，发现其具有高度的稳定性。

除了目前储存在枯竭的油气储量和含盐含水层中的碳排放外，这种水合物技术将使各国能够将大量碳排放封存在深海地质构造中。 对于新加坡这样的国家来说，这项技术可能是减少二氧化碳排放的重要工具。新加坡已经设定了到2050年实现碳中和的目标。

Linga教授 来源：NUS

“为了实现碳中和目标，我们必须寻找新的选择，提供大规模和高速度的措施来隔离二氧化碳。 将深海沉积物作为二氧化碳水合物封存是一个很有前途的解决方案，”Linga教授说。

研究新目标

该团队的下一步将是扩大实验的规模和时间范围。 林加教授表示:“从实验的角度来看，我们计划将规模扩大10倍，并进一步创新，开发可量化的技术工具和方法。” 他说，下一步，研究小组的目标是尽快证明二氧化碳水合物的6个月稳定性。

该团队最近宣布，在新加坡政府的低碳能源研究基金倡议下，为开发先进的低碳能源技术解决方案提供资金，这将极大地支持这种存储技术的发展。 通过计划中的未来实验，该团队希望开发和验证能够预测未来数千年二氧化碳水合物稳定性的模型。

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