هیدرات گازی که با عنوان یخ قابل اشتعال هم شناخته می‌شود، وقتی گازها در شبکه‌های مولکولهای آب به دام می‌افتند، تشکیل می‌شود و واقعا شبیه یخی عجیب با سطحی دارای برآمدگی و تو رفتگی است. این یخ قابل اشتعال به‌میزان زیادی درون مواد معدنی بسته‌بندی‌شده در رسوبات غنی از رس اقیانوس دیده می‌شود. جالب این است که نمکی بودن و اندازه‌ی روزنه‌های درون این مواد معدنی، نباید مناسب تشکیل هیدارت‌های گازی باشد و این همان چیزی است که متخصصان را متحیر کرده است.

دو پژوهشگر از موسسه‌ی علم و فناوری کره (KAIST) از مجموعه‌ای آزمایش الکتریکی تجربی برای مطالعه‌ی چگونگی اثر متقابل بین آب و رس و این که چگونه هیدرات گازی می‌تواند در این رسوبات اقیانوس شروع به تشکیل شدن کند، استفاده کردند.

دانشمندان مولکولهای آب را برای مطالعه‌ی اثرات متقابل با رس، قطبی کردند

تائه هیوک وون، یکی از این پژوهشگران می‌گوید:

طی این مطالعه ما به درک بهتری در مورد منشا هیدرات‌های گازی که در رسوبات غنی از رس دیده می‌شوند، رسیدیم. در آینده‌ی نزدیک ما قادر خواهیم بود که در سطح تجاری از مخازن طبیعی هیدرات‌های گازی، گاز متان تولید کنیم.

دانشمندان دریافتند که برای تشکیل این نوع از یخ قابل اشتعال، بار منفی سطوح مواد رسی ضروری است. به‌نظر می‌رسد که بخشی از این انرژی موجب شکستن خوشه‌های مولکول آب که با پیوندهای هیدروژنی به هم متصل‌اند، شود و انرژی حرارتی مولکولهای آب را کاهش دهد. یکی از دلایل اشتیاق زیاد دانشمندان برای حل این راز، این است که ممکن است هیدرات‌های گازی منبع دیگری از انرژی باشند؛ سال پیش برای نخستین بار گروهی چینی با هدف استخراج گاز طبیعی از یخ قابل اشتعال زیر آب، آغاز به کار کرد.

اگر این تکنیک بتواند کامل و تجاری شود، ما می‌توانیم منبع جدید و فراوانی از انرژی گاز را مشاهده کنیم. طبق برآوردها، این ذخایر می‌تواند بیش از تمام دیگر سوخت‌های فسیلی باشد.

یک توده از هیدرات گازی

از آن جایی که اساس تشکیل یخ قابل اشتعال چنین ترکیب دقیقی از دما و فشار است، تلاش برای حفظ این ماده به حالت پایدار تا استخراج موفقیت آمیز آن چالش بزرگی است؛ اما این پژوهش‌ها در جهت کمک به چنین مشکلی می‌تواند سودمند باشد. یافته‌های جدید همچنین ابزاری مفید برای مهندسان در جهت پیدا کردن راه حلی برای مشکل مسدود شدن لوله‌های حفاری توسط هیدرات‌ها است.

در مطالعات آینده‌ای که بر اساس پژوهش کنونی انجام شود، لازم است به بررسی شرایط بهینه برای تشکیل هیدرات‌های گازی توجه شود، به‌ویژه از لحاظ میزان قطبی بودن مولکولهای آب در فواصل مختلف نسبت به رسوبات رسی.

با این حال اکنون ما نسبت به قبل در مورد این یخ های عجیب دانش بیشتری داریم. پژوهشگران معتقدند باید ارتباط بین هیدرات‌های گازی و مواد رسی به خوبی درک شود، از آن جایی که این موضوع در برداشت گاز متان از مخازن هیدراتی و ذخایر کربن دی اکسید در رسوبات اقیانوس‌ها نقش مهمی دارد.

این پژوهش در ژورنال Environmental Science & Technology منتشر شده است.