Os hidratos de metano são a maior fonte de combustível fóssil no planeta Terra e desempenham um papel importante nas mudanças climáticas. O processo molecular de sua formação não é conhecido e muito debatido. Em um jornal no Journal of Physical Chemistry B , pesquisadores do Instituto Van 't Hoff de Ciências Moleculares (HIMS) agora fornecem informações sobre a formação de hidrato de metano. Eles realizaram simulações moleculares em escala atomística que ajudam a estabelecer as principais propriedades termodinâmicas e cinéticas.

Misturas de gás metano e água podem formar espontaneamente um hidrato sólido. Esses hidratos de metano ocorrem naturalmente em abundância no fundo do oceano e no permafrost, excedendo substancialmente a reserva de gás natural. Como tal, Os hidratos de metano são concebidos não apenas como um recurso energético futuro, mas também como muito relevantes para a mudança climática global.

A cristalização de hidratos de metano via nucleação homogênea sob natural, condições moderadas são de relevância industrial e científica, mas ainda mal compreendido. Predizer as taxas de nucleação em tais condições é notoriamente difícil devido às altas barreiras de nucleação, e requer, além de um modelo molecular preciso, amostragem aprimorada.

Taxa de nucleação de cristal

Empregando a técnica de amostragem de interface de transição eficiente, Arjun Wadhawan e Peter Bolhuis do grupo de pesquisa HIMS Computational Chemistry agora prevêem a taxa exata de nucleação com um campo de força atomística preciso, com foco em condições específicas de 280 K e 500 bar. Eles calcularam uma taxa de nucleação de cristal de algumas centenas de núcleos por segundo por cm ³ . Este número está de acordo com as estimativas experimentais para as condições próximas, embora isso seja provavelmente fortuito, pois as previsões são muito sensíveis à configuração precisa da simulação. No entanto, o trabalho mostra que agora é possível calcular as taxas de hidratos de metano em supersaturação moderada, sem depender de quaisquer suposições além do campo de força. Isso ajudará em pesquisas futuras com o objetivo de compreender os hidratos naturais, melhorando a síntese de materiais, e desenvolver estratégias de dissolução.