Knekker koden til gasshydrater: Innsikt i CO2-lagring

Gasshydrater er krystallinske stoffer som består av vannmolekyler som omslutter små gassmolekyler, som oftest metan. Naturgasshydrater, eller metanhydrater, finnes i store mengder under permafrosten i arktiske regioner og i havsedimenter langs kontinentalsoklene rundt om i verden. Når metanhydratene blir oppvarmet eller trykket reduseres, kan de frigjøre metangass.

I det siste har interessen for metanhydratene som energikilde økt betydelig. Disse reservene av innefrosset metangass er nok til å dekke fremtidige energibehov for mange tiår. CO2 kan også forme hydrater ved lave temperatur og høy nok trykk.

Metan og CO2 er begge to kraftige drivhusgasser, og det er viktig å forstå hvordan disse hydratene kan påvirke klimaet vårt. Hvis vi klarer å utvinne metangassen fra hydrater på en sikker måte, og lagre CO2 i det samme reservoaret, oppnår vi flere ting. Det kan bidra til å dekke energibehovet vårt, til å lagre CO2 på en sikker og stabil måte over lange tidsperioder og til å redusere CO2- og metanutslippene og dermed bekjempe klimaendringer på lang sikt.

Hovedmålet med avhandlingen er å øke vår forståelse av gasshydratets faseoverganger med særlig fokus på langvarig CO2-lagring i sedimenter under havbunnen.

Det er derfor behov for en dyp forståelse av fysikken til gasshydrater. Analyse og koblinger mellom ulike skala er sentralt. Faseoverganger er i seg selv prosesser på nano- til mesoskala. Dette nivået av dynamikk er imidlertid koblet til hydrodynamikk gjennom transportstrømning i rør eller strømninger i sedimenter. Kunnskap om koblinger mellom relevante og hastighetsstyrende mekanismer på ulike skala er helt avgjørende.

Denne studien gir også den relevante bakgrunnen som er nødvendig for å forstå de metodene som er anvendt, og den tilhørende tolkningen av termodynamikk og kinetikk knyttet til hydrat faseoverganger.

Personalia

Mojdeh Zarifi er fra Iran hvor hun tok sin bachelorgrad og mastergrad som kjemi-/prosessingeniør ved Shiraz University. Doktorgraden hennes ble gjennomført ved Institutt for fysikk og teknologi ved Universitetet i Bergen, med finansiering fra CLIMIT og under veiledning av Professor Tatiana Kuznetsova og Bjørn Kvamme.