莱斯大学提出利用沥青基过滤器在天然气井口隔离温室气体

莱斯大学的科学家已经研究出使沥青基吸附剂更好地从天然气井捕集二氧化碳气体的方法，而这种方法只需要加水！

莱斯大学实验室化学家James Tour发现廉价的岩沥青颗粒加上水后能够吸附超过其自身重量两倍的温室气体。处理后的沥青在吸收二氧化碳和甲烷方面的比率为200:1。

在适当的环境温度和压力下，这种材料在天然气井口运行效果良好。当压力降低时，材料释放的二氧化碳，可以用于储存、出售给其他工业用途或泵送回井下。

通常情况下，天然气在井口含有3至7%二氧化碳，但在一些地点其含量可能高达70%。传统上，石油和天然气生产商在隔离二氧化碳时会使用两种策略：通过物理手段穿透膜或使用固体吸附剂如沸石分子筛或多孔炭，或这通过化学手段处理，即利用胺液过滤、氨的衍生物。

然而，这两种方法都存在缺点。物理过滤器很难区分二氧化碳和甲烷分子，因为它们的具有几乎相同的尺寸（3.3到3.8埃）和极性（对粘结特性很重要）。化学方法有较好的选择性，但更昂贵和有腐蚀性的，需要投入大量的能源和大型设备。尽管高选择性，胺在二氧化碳中只捕集了13%的重量，并且需要过热蒸汽再循环过滤系统，而莱斯大学团队的系统捕集重量超过常规胺法的2倍，且不需要热源。

James Tour表示，莱斯大学的新材料具有胺的选择性，能够吸收更多二氧化碳和对热没有要求。孔隙表面被水包裹，增加了弱化学吸附和高选择性，同时保留了材料的强物理吸附。这就是所谓的变压吸附系统，由于其体积小，不需要加热，在与气井的内在压力运作下，易于实现。

据研究人员揭露，水分在沥青的微观结构中形成水合物，大大增加了与二氧化碳的选择结合性，从而能更好的实现二氧化碳与甲烷的分离。而颗粒为23埃的微孔水合物，远大于目标分子，加入水收紧毛孔，减少孔隙体积的分子移动。James Tours还说，准备好的沥青表面面积达4200平方米/克，所以加水仍留下充足的空间来捕集二氧化碳。

在不同的压力和温度之间的实施了多个测试周期，据说在冰点和50摄氏度之间，材料的降解可以忽略不计。研究人员发现，在循环过程中，大约有1%水分含量的损失，但也可以确定天然气本身的含水量很可能会使这1%的水含量损失得到平衡。