به گزارش ایسنا به نقل از روابط عمومی ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران با استفاده از طیف‌سنجی رامان و شبیه‌سازی‌های ترکیبی مونت‌کارلو/مکانیک مولکولی، تأثیر فشار و دما بر میزان انحلال دی‌اکسیدکربن در هگزادکان را بررسی کردند.

نتایج نشان می‌دهد که افزایش دما باعث کاهش حل‌شوندگی و افزایش فشار موجب افزایش آن می‌شود. این داده‌ها می‌توانند به توسعه مدل‌های پیش‌بینی دقیق‌تر و هوش مصنوعی برای مدیریت منابع هیدروکربنی و ذخیره‌سازی کربن کمک کنند و گامی مؤثر در جهت کاهش اثرات تغییرات اقلیمی و بهینه‌سازی استخراج انرژی‌های فسیلی به شمار آیند.

با افزایش تقاضای انرژی و دغدغه‌های زیست‌محیطی، ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن و بهبود بازیابی نفت از اهمیت بالایی برخوردار شده است. در این راستا، درک رفتار دی‌اکسیدکربن در هیدروکربن‌های سنگین مانند هگزادکان از ضروریات علمی و صنعتی محسوب می‌شود. حل کردن دی‌اکسیدکربن در هگزادکان تحت شرایط مختلف فشار و دما، اطلاعات حیاتی برای طراحی فرآیندهای ذخیره‌سازی زیرسطحی و بهبود بازیابی نفت ارائه می‌دهد.

برای پاسخ به این نیاز، پژوهشگران دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیر به همراه همکارانی از دانشگاه پکن، دانشگاه علوم زمین چین و مؤسسات دیگر، با استفاده از طیف‌سنجی رامان، میزان انحلال دی‌اکسیدکربن در هگزادکان را در محدوده دمایی ۲۵ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱ تا ۱۵ مگاپاسکال اندازه‌گیری کردند. در این آزمایش، نمونه‌های استاندارد هگزادکان و دی‌اکسیدکربن در موادی شیشه‌ای (سیلیکای موئینه) مخلوط و پس از رسیدن به تعادل، طیف‌سنجی رامان انجام شد تا رابطه بین کسری مولی دی‌اکسیدکربن و نسبت سطح پیک‌های رامان به دست آید.

نتایج آزمایشی نشان داد که با افزایش دما، میزان انحلال دی‌اکسیدکربن کاهش یافته و با افزایش فشار، این میزان افزایش می‌یابد. این الگو نشان‌دهنده اهمیت کنترل دقیق پارامترهای فشار و دما در فرآیندهای صنعتی و ذخیره‌سازی زیرسطحی است. علاوه بر داده‌های آزمایشی، پژوهشگران از شبیه‌سازی‌های ترکیبی مونت‌کارلو/مکانیک مولکولی (GCMC/MD) برای بررسی تأثیر تورم هگزادکان و حرکت دی‌اکسیدکربن در میان مولکول‌های آلکان استفاده کردند. نتایج شبیه‌سازی با داده‌های رامان و مدل‌های پیشین مطابقت بالایی داشت و دقت پیش‌بینی‌ها را تأیید کرد.

این مطالعه نشان داد که تغییرات حجمی در محاسبات حل‌شوندگی اهمیت زیادی دارد و باید در مدل‌های پیش‌بینی مشابه لحاظ شود تا دقت پیش‌بینی رفتار دی‌اکسیدکربن افزایش یابد. همچنین شبیه‌سازی‌ها بیانگر آن بود که اثر فشار بر ضریب نفوذ دی‌اکسیدکربن نسبت به دما کمتر است و تعامل دی‌اکسیدکربن با گروه‌های متیل (CH₃) قوی‌تر از گروه‌های متیلن (CH₂) در هگزادکان است، زیرا دسترسی بیشتری برای ایجاد تعاملات دارد.

این پژوهش نه تنها ابزارهای ارزشمندی برای اندازه‌گیری درجا (in-situ) ارائه می‌دهد، بلکه می‌تواند به آموزش مدل‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین کمک کند تا پیش‌بینی رفتار دی‌اکسیدکربن در نفت‌های سنگین زیرسطحی با دقت بالاتری انجام شود. از دیدگاه کاربردی، این تحقیق گامی مهم در توسعه فرآیندهای CO₂-EOR و ذخیره‌سازی کربن در زیرزمین به شمار می‌آید و می‌تواند نقش مؤثری در کاهش اثرات تغییرات اقلیمی و مدیریت بهینه منابع انرژی ایفا کند.

پژوهش حاضر نمونه‌ای موفق از هم‌افزایی بین دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی بین‌المللی است و نشان می‌دهد که ترکیب روش‌های تجربی و شبیه‌سازی مولکولی می‌تواند بینش دقیقی از فرآیندهای پیچیده فراهم کند. یافته‌های این پروژه همچنین زمینه‌ساز تحقیقات بعدی برای بررسی سایر حلال‌ها، هیدروکربن‌ها و گازهای گلخانه‌ای خواهد بود.

در نهایت، این مطالعه تأکید می‌کند که برای بهبود دقت مدل‌های پیش‌بینی، توجه به تغییرات حجمی و تعاملات مولکولی ضروری است و داده‌های حاصل از شبیه‌سازی‌های مولکولی، ابزار قدرتمندی برای بهبود بهره‌وری انرژی و مدیریت منابع زیرزمینی فراهم می‌آورد.

انتهای پیام