Химики из Казанского федерального университета и Парижского технологического института (ParisTech) нашли вещество, позволяющее ускорить процесс образования гидрата метана, и разработали на его основе новую технологию, которая позволит долговременнее хранить, более безопасно и эффективно транспортировать природный газ. С результатами проделанной работы можно ознакомиться в журнале Industrial&Engineering Chemistry Research. Исследования поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований в рамках конкурса на тему «Ресурсы Арктики».

Большая часть содержащейся в ископаемом газе смеси представлена метаном, поэтому хранение и транспортировка природного газа требуют соблюдать определенные меры безопасности. Одна из предосторожностей заключается в создании более стабильных и сложновоспламеняемых ассоциаций топлива, например с водой. Твердый комплекс из метана и воды называется гидратом метана, или метановым льдом.

При добыче газа гидраты самопроизвольно образуются в скважинах и трубах и доставляют определенные неудобства, поскольку приводят к необходимости прочистки оборудования. Однако технология образования гидратов может быть полезна в тех случаях, когда нет развитой системы трубопроводов, а используемая сейчас технология сжижения природного газа экономически неэффективна – например, на шельфовых месторождениях.

Российские химики в сотрудничестве с зарубежными коллегами синтезировали соединение, называемое этилендиамид тетраацетамид (ЭДТАМ), предполагая, что оно позволит ускорить процесс создания метанового льда. Ученые наблюдали за метаном в присутствии водного раствора ЭДТАМ при охлаждении и нагревании образца. Для этого образец помещали в камеру, регистрирующую изменения температуры, поскольку образование гидрата сопровождается дополнительным выделением тепла, а его распад, наоборот, требует затраты энергии и приводит к охлаждению. Сравнив полученные результаты с аналогичным экспериментом без ЭДТАМ, химики обнаружили, что исследуемое вещество повышает температуру образования гидрата метана с -14 ˚С до -3,2 ˚С, что позволит снизить затраты на холодильные установки при промышленном производстве и увеличивает скорость реакции и общее количество продукта.

«Разработанная технология хранения и транспортировки природного газа в виде гидрата – более безопасная и мягкая с точки зрения условий применения по сравнению с внедряемой сейчас технологией сжиженного газа. Еще одним аспектом ее применения является утилизация и дальнейшее использование попутного газа, который сегодня миллиардами тонн впустую сжигается на месторождениях и приводит к загрязнению окружающей среды», — отметил член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию и руководитель приоритетного направления «Эконефть» Казанского федерального университета Михаил Варфоломеев.

Материал подготовлен при поддержке Фонда президентских грантов