全球都在竞相减少大气中有害气体的数量，以减缓气候变化的步伐，其中一种方法是通过碳捕获和封存——从空气中吸取碳并将其掩埋。然而，在这一点上，我们只捕获了对气候变化产生任何影响所需的一小部分碳。
德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员与埃克森美孚合作，取得了一项新发现，可能会大大改变这种状况。他们找到了一种方法来增强基于二氧化碳的晶体结构的形成，这种结构有朝一日可以将数十亿吨碳储存在海底下几个世纪，如果不是永远的话。
“我认为碳捕获是地球的保险，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授、ACS 可持续化学与工程研究新论文的主要作者 Vaibhav Bahadur (VB) 说.“仅仅实现碳中和是不够的，我们需要实现碳负性，以消除过去几十年对环境造成的破坏。”
这些结构称为水合物，是在高压和低温下将二氧化碳与水混合时形成的。水分子重新定向并充当捕获 CO2分子的笼子。
但是这个过程启动非常缓慢——可能需要数小时甚至数天才能开始反应。研究小组发现，通过在反应中加入镁，水合物的形成速度比当今使用的最快方法快 3,000 倍，最快只需一分钟。这是有史以来最快的水合物形成速度。
“当今最先进的方法是使用化学品来促进反应，”巴哈杜尔说。“它有效，但速度较慢，而且这些化学品价格昂贵且不环保。”
水合物在反应器中形成。实际上，这些反应堆可以部署到海底。使用现有的碳捕获技术，可以从空气中提取CO2并将其带到水合物生长的水下反应器中。这些水合物的稳定性降低了其他碳储存方法中存在的泄漏威胁，例如将其作为气体注入废弃的气井。
弄清楚如何减少大气中的碳与目前世界上的问题一样大。然而，巴哈杜尔说，世界上只有少数研究小组将 CO2水合物视为潜在的碳储存选择。
“到 2050 年，我们只捕获了大约 1% 的碳量，”巴哈杜尔说。“这告诉我，在捕获和储存碳的技术中还有更多选择的空间。”
巴哈杜尔自 2013 年来到德克萨斯大学奥斯汀分校以来一直致力于水合物研究。该项目是埃克森美孚与德克萨斯大学奥斯汀分校能源研究所合作研究的一部分。
研究人员和埃克森美孚已提交专利申请，将他们的发现商业化。接下来，他们计划解决效率问题——增加在反应过程中转化为水合物的 CO2的数量——并建立水合物的连续生产。
该研究由埃克森美孚和美国国家科学基金会资助。Bahadur 领导了这个团队，其中还包括沃克机械工程系的助理教授 Filippo Mangolini。其他团队成员包括：来自沃克机械工程系的 Aritra Kar、Palash Vadiraj Acharya 和 Awan Bhati;来自 UT Austin Hugo Celio 的德克萨斯材料研究所和埃克森美孚的研究人员。
