Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Исследование может помочь выявить скрытые месторождения газообразного гелия

Новое исследование может помочь выявить скрытые месторождения газообразного гелия и предотвратить глобальный кризис поставок.

Исследования, проведенные Оксфордским университетом, могут решить нынешний кризис с поставками гелия, жизненно важного общественного ресурса. В исследовании предлагается новая модель для объяснения существования ранее необъяснимых резервуаров, богатых гелием. Результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature , могут помочь найти неиспользованные резервуары доступного гелия.

Исследование может помочь выявить скрытые месторождения газообразного гелия

Гелий, необходимый для многих медицинских и промышленных процессов , находится в критической нехватке во всем мире. Производство также связано со значительными выбросами углерода, что способствует изменению климата. Это исследование предлагает новую концепцию формирования газовых месторождений, чтобы объяснить, почему в редких местах гелий естественным образом накапливается в высоких концентрациях непосредственно под поверхностью Земли. Полученные данные могут помочь найти новые резервуары безуглеродного гелия и, возможно, водорода.

Доктор Анран Ченг (отделение наук о Земле Оксфордского университета), ведущий автор исследования, сказал: «Наша модель показывает важность учета высокой диффузионной способности гелия и длительных временных масштабов, необходимых для накопления значительных объемов газа, а также тот факт, что вся геологическая система действует динамически, чтобы повлиять на процесс. Эта модель дает новую перспективу, помогающую определить среды, которые замедляют газообразный гелий настолько, чтобы накапливаться в коммерческих количествах».

Там, где были обнаружены редкие богатые гелием подземные газовые месторождения, они всегда встречаются рядом с высокими концентрациями газообразного азота. До сих пор этому не было никакого объяснения. Это новое исследование, в котором также участвовали Университет Торонто и Даремский университет, впервые дает ответ.

Исследовательская группа построила модель для учета этих богатых гелием месторождений (впервые) с учетом присутствия азота, который также высвобождается из глубоких слоев земной коры вместе с гелием. Авторы определили геологические условия, при которых концентрация азота становится достаточно высокой для образования пузырьков газа в поровом пространстве породы.

Такой процесс может длиться сотни миллионов лет, но когда он происходит, связанный гелий уходит из воды в пузырьки газа. Эти пузырьки поднимаются из-за плавучести к поверхности, пока не столкнутся с породой, которая не пропускает пузырьки. Согласно модели, пузырьки газа, богатого гелием, затем собираются под уплотнением и образуют значительное газовое поле. Газы, богатые азотом и гелием, не содержат метана или углекислого газа, поэтому их использование не приводит к выбросам углерода.

Когда исследователи применили модель к примерной системе (бассейн Уиллистон, Северная Америка), используя ожидаемые значения концентрации азота, модель предсказала наблюдаемые соотношения азота и гелия в реальной жизни. Модель может помочь определить области, которые могут содержать аналогичные месторождения, богатые гелием.

Рынок гелия оценивается в 6 миллиардов долларов (5,3 миллиарда фунтов стерлингов), при этом газ необходим для работы МРТ-сканеров, компьютерных микросхем и производства оптоволокна, а также для современных ядерных и криогенных приложений. Нынешний глобальный дефицит подтолкнул поставки почти к кризисной точке, а цены в последние годы резко выросли. Ситуация обострилась из-за Украины, поскольку это исключало возможность поставок гелия с нового российского Амурского завода, который должен был обеспечить 35% мирового спроса на гелий.

Кроме того, почти весь гелий сегодня является побочным продуктом производства метана или углекислого газа. Это влечет за собой значительный углеродный след и препятствует достижению нулевых выбросов углерода к 2050 году.

Исследование может помочь выявить скрытые месторождения газообразного гелия

В совокупности эти причины означают, что поиск альтернативных безуглеродных источников природного гелия стал критически важным.

Модель также предлагает регионы, где под землей может накапливаться большое количество газообразного водорода, поскольку радиоактивность, которая генерирует гелий, также расщепляет воду с образованием водорода. С мировым рынком в 135 миллиардов долларов водород используется для создания удобрений и производства многих соединений, необходимых для пищевой, нефтехимической и фармацевтической промышленности. Практически весь газообразный водород в настоящее время производится из угля и природного газа (метана), и только на это приходится 2,3% мировых выбросов CO 2 . Богатые водородом подземные месторождения могут стать альтернативным безуглеродным источником.

Профессор Крис Баллентин (факультет наук о Земле Оксфордского университета), соавтор исследования, отмечает: «Количество водорода, выработанного континентальной корой за последний миллиард лет, могло бы удовлетворить потребности общества в энергии более чем на 100 000 лет. »

Профессор Барбара Шервуд Лоллар (факультет наук о Земле, Университет Торонто), соавтор, добавляет: «Большая часть этого водорода улетучилась, подверглась химической реакции или израсходована подземными микробами, но мы знаем это из изучения газа в глубоких местах. в недрах по всему миру, что некоторая часть этого водорода действительно хранится под землей в значительных количествах».

Профессор Джон Глуяс (Институт энергетики Дарема/факультет наук о Земле Даремского университета), соавтор, заявляет: «Это новое понимание накопления гелия дает нам критическое начало рецепта для определения того, где значительные количества геологического водорода , как как и гелий , все еще можно найти».

Исследование может помочь выявить скрытые месторождения газообразного гелия

Теги: энергия

В тренде