世界正在迅速意識到，可能需要積極地將二氧化碳從大氣中抽出，以避免氣候變化帶來的不良影響。科學家和工程師提出了各種技術，但大多數技術都極其昂貴，且不會產生任何收入。沒有人願意承擔費用。
一項新的計算機模擬研究表明，過去十年探索的一種方法現在可能更接近實用化。該過程涉及將空氣中的二氧化碳泵入甲烷水合物中，甲烷水合物是位於海底500至1000米深水下的巨大冰水和甲烷沉積物，二氧化碳將在那裡永久儲存或隔離。進入的二氧化碳將排出甲烷，甲烷將被輸送到地面並燃燒以發電，為隔離操作提供動力或帶來收入以支付費用。
墨西哥灣沿岸和其他海岸線存在許多甲烷水合物礦藏。排放二氧化碳的大型發電廠和工業設施也遍佈墨西哥灣沿岸，因此一種選擇是直接從附近的煙囪捕獲氣體，從一開始就將其排除在大氣之外。這些工廠和行業本身可以為產生的電力提供現成的市場。
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甲烷水合物是冷凍的、晶格狀的水分子沉積物。這種鬆散的網路具有許多空的、分子大小的孔隙或“籠子”，可以捕獲從下方岩石裂縫中上升的甲烷分子。計算機模擬表明，如果注入高濃度的氮氣，用二氧化碳排出甲烷的過程會大大增強，並且氣體交換是一個兩步過程。（氮氣在任何地方都很容易獲得，因為它佔地球大氣的 78%。）第一步，氮氣進入籠子；這會使被困的甲烷不穩定，甲烷會逃離籠子。在單獨的一步中，氮氣幫助二氧化碳在空籠子中結晶。擾亂後的系統“試圖達到新的平衡；平衡傾向於更多的二氧化碳和更少的甲烷，”領導了這項研究的克里斯·達內爾說，該研究於 6 月 27 日發表在《水資源研究》雜誌上。達內爾在獲得德克薩斯大學地球科學博士學位後，最近加入了石油工程軟體公司 Novi Labs，擔任資料科學家，該研究是在那裡進行的。
一組實驗室、大學和公司在 2012 年在阿拉斯加北坡進行了有限的可行性試驗，那裡的甲烷水合物形成於深層永久凍土下的砂岩中。他們將二氧化碳和氮氣透過管道送入水合物中。一些二氧化碳最終被儲存起來，一些甲烷透過同一管道釋放出來。這就是實驗的預期目標。“很高興克里斯 [達內爾] 能從那次經歷中取得進展，”美國能源部國家能源技術實驗室的雷·博斯韋爾說，他是阿拉斯加實驗的領導者之一，但沒有參與這項新的研究。新的模擬還表明，如果二氧化碳從水合物礦藏的一端進入，而甲烷從較遠的一端收集，那麼二氧化碳與甲烷的交換可能會更廣泛，並且發生得更快。
這項技術在概念上與史蒂文·布萊恩特和德克薩斯大學其他人在 2010 年代初期研究的一項技術有些相似。除了大量的甲烷水合物礦藏外，墨西哥灣沿岸在海岸線下的沉積岩中還有大量熱鹽水池。在這個系統中，泵會將二氧化碳送入礦藏的一端，這會將鹽水推入另一端放置的管道，然後返回地面。在那裡，熱鹽水將流經熱交換器，從中提取熱量並用於工業過程或發電。湧出的鹽水還含有一些甲烷，可以虹吸出來燃燒。二氧化碳溶解到地下鹽水中，變得緻密並沉入地下更深處，理論上它會留在那裡。
這兩種系統都面臨著巨大的實際挑戰。其中之一是產生集中的二氧化碳流；二氧化碳僅佔空氣的 0.04%，約佔典型發電廠或工業設施煙囪排放物的 10%。如果一個高效的甲烷水合物或鹽水系統需要 90% 的二氧化碳輸入，例如，濃縮氣體將需要大量的能量，這使得該過程非常昂貴。“但如果你只需要 50% 的濃度，那可能更具吸引力，”布萊恩特說，他現在是卡爾加里大學的化學和石油工程教授。“你必須降低 [二氧化碳] 的捕獲成本。”
甲烷水合物方法的另一個主要挑戰是如何收集釋放的甲烷，甲烷可能會簡單地透過無數裂縫向各個方向滲出。“你會用什麼樣的井[和管道]結構來抓住它？”布萊恩特問道。
鑑於這些現實情況，今天幾乎沒有經濟動機利用甲烷水合物來隔離二氧化碳。但是，隨著大氣中二氧化碳濃度升高和地球進一步變暖，能夠捕獲氣體並提供能源或收入來執行該過程的系統，可能比僅僅將二氧化碳從空氣中抽出並將其鎖起來，而沒有任何回報的技術更可行。