Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новое ледоподобное вещество, которое может сделать хранение природного газа и биометана быстрее, безопаснее и чище. Материал, названный аминокислотно-модифицированным льдом, не только биоразлагаем и многоразов, но и способен захватывать до 90% газа всего за две минуты — вместо часов, как в традиционных технологиях.
Как работает аминокислотный лёд
Обычные методы хранения природного газа предполагают высокое давление или сверхнизкие температуры (до −162 °C в случае сжиженного газа). Это требует больших энергетических затрат и создаёт риски утечек.
Учёные из NUS предложили альтернативу — технологию твердофазного хранения газа, при которой молекулы метана «запираются» внутри ледоподобной структуры, называемой гидратом. Ранее этот процесс был слишком медленным, но аминокислотные добавки изменили ситуацию.
Команда замораживала воду с небольшим количеством природных аминокислот — строительных блоков белка. Когда через такую смесь пропускали метан, происходило быстрое образование беловатого пористого льда — признака формирования гидратов.
Результаты лабораторных испытаний впечатляют:
- скорость захвата метана — всего 2 минуты;
- ёмкость в 30 раз выше, чем у обычного льда;
- более пористая структура, обеспечивающая быстрое проникновение газа внутрь.
Главная причина ускорения — изменение свойств поверхности льда под действием аминокислот. Гидрофобные аминокислоты, такие как триптофан, создают микрослои жидкости, которые служат идеальной площадкой для роста гидратных кристаллов. В отличие от обычного плотного льда, такой лёд формирует губчатую структуру, активно поглощающую метан.
Почему это важно
Новый материал открывает возможности для более устойчивого и экономичного хранения газа.
По словам руководителя исследования профессора Правина Линги, современная инфраструктура для транспортировки природного газа и биометана остаётся дорогой и углеродоёмкой. Новый подход предлагает простое, безопасное и экологичное решение, которое можно многократно использовать.
Учёные также отметили, что лёд можно нагревать для контролируемого высвобождения метана, а затем повторно замораживать — создавая замкнутый цикл. Так как аминокислоты полностью биоразлагаемы, технология исключает использование токсичных химикатов и образование пены при высвобождении газа.
Метод уже на стадии концепта превзошёл передовые пористые материалы, такие как металлоорганические каркасы и цеолиты, по скорости и эффективности хранения метана при умеренных температурах.
Особенно перспективным считается применение этого подхода для хранения возобновляемого биометана от небольших источников, например, биогазовых установок. В будущем команда планирует масштабировать технологию и адаптировать её для хранения других газов — углекислого газа и водорода.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
