Mecanismos para el intercambio de CH4/CO2 en sedimentos naturales
Autores: Kvamme, Bjørn
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Mecanismos para el intercambio de CH4/CO2 en sedimentos naturales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Producción
Termodinámica
Hidrato
Presión
Temperatura
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La producción de gas natural a partir de hidratos implica múltiples transiciones de fase complejas y competitivas, que rara vez se analizan termodinámicamente. Los hidratos en los sedimentos se examinan típicamente en términos de las condiciones locales de variables termodinámicas indirectas, como la temperatura y la presión. Esto puede ser muy engañoso en la evaluación de los métodos de producción de hidratos. Cualquier método de producción de hidratos está regido por las leyes termodinámicas. Las leyes primera y segunda combinadas determinan las distribuciones de fase en términos del mínimo de energía libre de Gibbs. Este mínimo está restringido por la primera ley de la termodinámica a través de la entalpía. Los cambios de entropía durante una acción específica para la producción de hidratos deben ser suficientes para superar los cuellos de botella de romper los enlaces de hidrógeno. En este trabajo, señalo algunos inconvenientes importantes del método de reducción de presión. Sin embargo, el enfoque principal está en el almacenamiento seguro y a largo plazo de CO2 y la liberación de CH4. Se demuestra que el hidrato de CO2 es más estable que el hidrato de CH4, en contraste con las interpretaciones de los diagramas de presión-temperatura, que se utilizan con frecuencia en las discusiones. La presión y la temperatura son variables termodinámicas independientes y simplemente determinan en qué condiciones de estas variables independientes pueden existir hidratos específicos. La energía libre de Gibbs es la variable termodinámica dependiente que determina el nivel de estabilidad de fase. La primera ley determina la necesidad de suministro de fuerzas impulsoras termodinámicas para la disociación de hidratos. A diferencia del análisis convencional, se señala que el trabajo químico también es una fuerza impulsora en el método de reducción de presión. La liberación de calor de la formación de un nuevo hidrato de CO2 a partir del gas de inyección es la fuente principal para la disociación del hidrato de CH4 en el método de CO2. El aumento de salinidad debido al consumo de agua pura para el nuevo hidrato podría potencialmente también ayudar en la disociación del hidrato de CH4 in situ. Basado en cálculos termodinámicos, se argumenta que este efecto puede no ser significativo.
Descripción
La producción de gas natural a partir de hidratos implica múltiples transiciones de fase complejas y competitivas, que rara vez se analizan termodinámicamente. Los hidratos en los sedimentos se examinan típicamente en términos de las condiciones locales de variables termodinámicas indirectas, como la temperatura y la presión. Esto puede ser muy engañoso en la evaluación de los métodos de producción de hidratos. Cualquier método de producción de hidratos está regido por las leyes termodinámicas. Las leyes primera y segunda combinadas determinan las distribuciones de fase en términos del mínimo de energía libre de Gibbs. Este mínimo está restringido por la primera ley de la termodinámica a través de la entalpía. Los cambios de entropía durante una acción específica para la producción de hidratos deben ser suficientes para superar los cuellos de botella de romper los enlaces de hidrógeno. En este trabajo, señalo algunos inconvenientes importantes del método de reducción de presión. Sin embargo, el enfoque principal está en el almacenamiento seguro y a largo plazo de CO2 y la liberación de CH4. Se demuestra que el hidrato de CO2 es más estable que el hidrato de CH4, en contraste con las interpretaciones de los diagramas de presión-temperatura, que se utilizan con frecuencia en las discusiones. La presión y la temperatura son variables termodinámicas independientes y simplemente determinan en qué condiciones de estas variables independientes pueden existir hidratos específicos. La energía libre de Gibbs es la variable termodinámica dependiente que determina el nivel de estabilidad de fase. La primera ley determina la necesidad de suministro de fuerzas impulsoras termodinámicas para la disociación de hidratos. A diferencia del análisis convencional, se señala que el trabajo químico también es una fuerza impulsora en el método de reducción de presión. La liberación de calor de la formación de un nuevo hidrato de CO2 a partir del gas de inyección es la fuente principal para la disociación del hidrato de CH4 en el método de CO2. El aumento de salinidad debido al consumo de agua pura para el nuevo hidrato podría potencialmente también ayudar en la disociación del hidrato de CH4 in situ. Basado en cálculos termodinámicos, se argumenta que este efecto puede no ser significativo.