ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОБРАЗОВАНИЯ И ДИССОЦИАЦИИ ГИДРАТА CO2 В «СУХОЙ ВОДЕ» С ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРИМЕНИМОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЗАХОРОНЕНИЯ В КРИОЛИТОЗОНЕ

Исследовано влияние биоразлагаемой промотирующей добавки соевого лецитина на кинетику образования и диссоциации гидратов CO2 в системе «сухая вода». Цель работы — оценка применимости технологии газогидратного захоронения CO2 в условиях распространения многолетнемерзлых пород. Установлено, что модификация «сухой воды» (5% SiO2) 0,5%-ным раствором соевого лецитина не ускоряет гидратообразование, но повышает стабильность гидрата при –5°C, увеличивая удержание газа на 9%. Кроме того, система сохраняет сыпучесть, что важно для практического применения в условиях Крайнего Севера.

1. Bevacqua E., Schleussner C. F., Zscheischler J. A year above 1.5 °C signals that Earth is most probably within the 20-year period that will reach the Paris Agreement limit. Nature Climate Change, 2025, vol. 15, pp. 262—265. DOI: 10.1038/s41558-025-02246-9.

2. Friedlingstein P. et al. Global Carbon Budget 2024. Earth System Science Data, 2025, vol. 17, pp. 965—1039. DOI: 10.5194/essd-17-965-2025.

3. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2024 год. — М., 2025. — 104 с.

4. Казанцев В. С., Кривенок Л. А., Чербунина М. Ю., Котов П. И. Эмиссия парниковых газов из природных экосистем Норильского промышленного района // Арктика и Антарктика. — 2023. — № 4. — С. 19—41. — DOI: 10.7256/2453-8922.2023.4.69058.

5. Serikova S., Pokrovsky O. S., Laudon H. et al. High carbon emissions from thermokarst lakes of Western Siberia. Nature Communications, 2019, vol. 10, no. 1. Article 1552.

6. Vasiliev A. A., Melnikov V. P., Oblogov G. E., Streletskaya I. D. Methane in ground ice and frozen quaternary deposits of western Yamal. Doklady Earth Sciences, 2015, vol. 465, no. 2, pp. 1289 —1292. DOI: 10.1134/S1028334X15120168.

7. Задорожная Н. А., Облогов Г. Е., Васильев А. А. и др. Метан в мерзлых и оттаивающих отложениях Западной Арктики // Криосфера Земли. — 2022. — Т. 26, № 5. — С. 41—55. — DOI: 10.15372/KZ20220504.

8. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В., Никонов Р. А. Взрывная дегазация Земли на севере Западной Сибири: суша и прибрежные части Карского моря // Арктика: экология и экономика. — 2025. — Т. 15, № 2. — С. 162—176. — DOI: 10.25283/2223-4594-2025-2-162-176.

9. Стрелецкий Д. А., Шикломанов Н. И., Гребенец В. И. Изменение несущей способности мерзлых грунтов в связи с потеплением климата на cевере Западной Сибири // Криосфера Земли. — 2012. — Т. 16, № 1. — С. 22—32.

10. Никифорова Н. С., Коннов А. В. Несущая способность свай в многолетнемерзлых грунтах при изменении климата // Construction and Geotechnics. — 2021. — Т. 12, № 3. — С. 14—24. — DOI: 10.15593/2224-9826/2021.3.02.

11. Zaman M., Lee J. Carbon capture from stationary power generation sources: A review of the current status of the technologies. Korean J. of Chemical Engineering, 2013, vol. 30, no. 8, pp. 1497—1526. DOI: 10.1007/s11814-013-0127-3.

12. Иванов С. В., Цукерман В. А. Управление горнопромышленными отходами арк­тических промышленных предприятий: охрана окружающей среды и экономика производства // Арктика и Север. — 2024. — № 55. — С. 40—53. — DOI: 10.37482/issn2221-2698.2024.55.40.

13. Урасова А. А., Федосеева С. С. Сравнительная оценка устойчивого развития промышленных предприятий в  арктических территориях Российской Федерации // Вестн. Перм. ун-та. Сер. Экономика. — 2024. — Т. 19, № 2. — С. 206—219. — DOI: 10.17072/1994-9960-2024-2-206-219.

14. Брушков А. В., Алексеев А. Г., Дроздов Д. С. и др. Мониторинг вечной мерзлоты. — М.: Академ. проект, 2024. — 463 с. — DOI: 10.61828/9785829142780-2024-1-468.

15. Takeya S., Muromachi S., Yamamoto Y., Umeda H., Matsuo S. Preservation of CO2 hydrate under different atmospheric conditions. Fluid Phase Equilibria, 2016, vol. 413, pp. 137—141. DOI: 10.1016/j.fluid.2015.10.036.

16. Аксютин О. Е., Казарян В. А., Ишков А. Г. и др. Строительство и эксплуатация резервуаров в многолетнемерзлых осадочных породах / НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований. — Москва; Ижевск, 2013. — 432 с.

17. Semenov M. E., Pavelyev R. S., Stoporev A. S. et al. State of the art and prospects for the development of the hydrate-based technology for natural gas storage and transportation (a review). Petroleum Chemistry, 2022, vol. 62, no. 2, pp. 127—140. DOI: 10.1134/S0965544122060019.

18. Ma Y., Zhu J., Meng Q. et al. Analysis of Influencing Factors in Pilot Experiment for Synthesis of Natural Gas Hydrate by Spray Method. Processes, 2022, vol. 10. Article 2740. Available at: https://doi.org/10.3390/pr10122740.

19. Longinos S., Parlaktuna M. Kinetic analysis of dual impellers on methane hydrate formation. Intern. J. of Chemical Reactor Engineering, 2021, vol. 19, no. 2, pp. 155—165. DOI: 10.1515/ijcre-2020-0231.

20. Mork M., Gudmundsson J. S. Hydrate Formation Rate in a Continuous Stirred Tank Reactor: Experimental Results and Bubble-to-Crystal Model. International Conference on Gas Hydrates, May 19—23. Yokohama, Japan, 2002.

21. Wang X., Zhang F., Lipiński W. Research progress and challenges in hydrate-based carbon dioxide capture applications. Applied Energy, 2020, vol. 269. Article 114928. DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.114928.

22. Dashti H., Yew L. Z., Lou X. Recent advances in gas hydrate-based CO2 capture. J. of Natural Gas Science and Engineering, 2015, vol. 23, pp. 195—207. DOI: 10.1016/j.jngse.2015.01.033.

23. Nesterov A. N., Reshetnikov A. M. New combination of thermodynamic and kinetic promoters to enhance carbon dioxide hydrate formation under static conditions. Chemical Engineering J., 2019, vol. 378. Article 122165. DOI: 10.1016/j.cej.2019.122165.

24. Molokitina N. S., Nesterov A. N., Podenko L. S., Reshetnikov A. M. Carbon dioxide hydrate formation with SDS: Further insights into mechanism of gas hydrate growth in the presence of surfactant. Fuel, 2019, vol. 235, pp. 1400—1411. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.08.126.

25. Wang W., Bray C. L., Adams D. J. et al. Methane Storage in Dry Water Gas Hydrates. J. of the American Chemical Society, 2008, vol. 130, no. 35, pp. 11608—11609. DOI: 10.1021/ja8048173.

26. Wei Y., Maeda N. Kinetic promotion of gas hydrate formations using dispersions. Chemical Engineering Science, 2024, vol. 286. Article 119673. DOI: 10.1016/j.ces.2023.119673.

27. Yang L., Lan X., Liu D. et al. Multi-cycle methane hydrate formation in micro droplets of gelatinous dry solution. Chemical Engineering J., 2019, vol. 374, pp. 802—810. DOI: 10.1016/j.cej.2019.05.219.

28. Rogers R. E., Kothapalli C., Lee M. S., Woolsey J. Catalysis of gas hydrates by biosurfactants in seawater-saturated sand/clay. The Canadian J. of Chemical Engineering, 2003, vol. 81, pp. 973—980. DOI: 10.1002/cjce.5450810508.

29. Arora A., Cameotra S. S., Kumar R. et al. Biosurfactant as a promoter of methane hydrate formation: Thermodynamic and kinetic studies. Scientific Reports, 2016, vol. 6. Article 20893. DOI: 10.1038/srep20893.

30. Mel’nikov V. P., Molokitina N. S., Drachuk A. O. et al. Application of Soy Lecithin as a Promoter of Methane Hydrate Formation. Doklady Chemistry, 2023, vol. 512, pp. 309—314. DOI: 10.1134/S001250082360075X.

31. Истомин В. А., Якушев В. С. Газовые гидраты в природных условиях. — М.: Недра, 1992. — 235 с.

32. Carter B. O., Wang W., Adams D. J., Cooper A. I. Gas Storage in “Dry Water” and “Dry Gel” Clathrates. Langmuir, 2010, vol. 26 (5), pp. 3186—3193. DOI: 10.1021/la903120p.

33. Mel’nikov V. P., Podenko L. S., Nesterov A. N. et al. Self-preservation of methane hydrates produced in “dry water”. Doklady Chemistry, 2016, vol. 466, pp. 53—56. DOI: 10.1134/S0012500816020038.

34. Binks B. P., Johnson A. J., Rodrigues J. A. Inversion of “dry water” to aqueous foam on addition of surfactant. Soft Matter., 2010, vol. 6, no. 1. pp. 126—135. DOI: 10.1039/B914706C.