واستخدم الباحثون التحليل الطيفي رامان ومحاكاة مونت كارلو/الميكانيك الجزيئي لدراسة تأثير الضغط ودرجة الحرارة على درجة انحلال ثاني أكسيد الكربون في الهكساديكان.
وأظهرت النتائج أن زيادة درجة الحرارة تقلل من قابلية الانحلال بينما زيادة الضغط تزيد منها. ويمكن أن تساهم هذه البيانات في تطوير نماذج تنبؤ أكثر دقة والذكاء الاصطناعي لإدارة موارد الهيدروكربونات وتخزين الكربون، مما يعد خطوة فعالة نحو تقليل آثار التغيرات المناخية وتحسين استخراج الطاقة الأحفورية. مع زيادة الطلب على الطاقة والمخاوف البيئية، أصبح تخزين ثاني أكسيد الكربون وتحسين استخلاص النفط ذا أهمية كبيرة. في هذا السياق، يعتبر فهم سلوك ثاني أكسيد الكربون في الهيدروكربونات الثقيلة مثل الهكساديكان ضرورة علمية وصناعية.
إن إذابة ثاني أكسيد الكربون في الهكساديكان تحت ظروف مختلفة من الضغط ودرجة الحرارة توفر معلومات حيوية لتصميم عمليات التخزين تحت السطح وتحسين استخلاص النفط.
للاستجابة لهذه الحاجة، قام باحثون من جامعة خواجه نصيرالدين الطوسي الصناعية بالتعاون مع زملاء من جامعة بكين وجامعة علوم الأرض الصينية ومؤسسات أخرى بقياس درجة انحلال ثاني أكسيد الكربون في الهكساديكان باستخدام التحليل الطيفي رامان في نطاق حراري من 25 إلى 200 درجة مئوية وضغط من 1 إلى 15 ميغاباسكال. في هذه التجربة، تم خلط عينات قياسية من الهكساديكان وثاني أكسيد الكربون في مواد زجاجية (سيليكا موئينة)، وبعد الوصول إلى التوازن، تم إجراء التحليل الطيفي رامان لتحديد العلاقة بين الكسر المولي لثاني أكسيد الكربون ونسبة مساحة قمم رامان.
وأظهرت النتائج التجريبية أن زيادة درجة الحرارة تقلل من درجة انحلال ثاني أكسيد الكربون، بينما يزيد ارتفاع الضغط من هذه الدرجة. يشير هذا النمط إلى أهمية التحكم الدقيق في معايير الضغط ودرجة الحرارة في العمليات الصناعية والتخزين تحت السطح. كما أظهرت هذه الدراسة أن التغيرات الحجمية لها أهمية كبيرة في حسابات القابلية للذوبان، ويجب أخذها في الاعتبار في نماذج التنبؤ المماثلة لزيادة دقة التنبؤ بسلوك ثاني أكسيد الكربون. كما أشارت المحاكاة إلى أن تأثير الضغط على معامل انتشار ثاني أكسيد الكربون أقل من تأثير درجة الحرارة، وأن تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع مجموعات الميثيل (CH₃) أقوى منه مع مجموعات الميثيلين (CH₂) في الهكساديكان، نظرا لتوفر إمكانية أكبر للتفاعلات.
يمثل هذا البحث نموذجاً ناجحاً للتعاون بين الجامعات والمراكز البحثية الدولية، ويظهر أن الجمع بين الأساليب التجريبية والمحاكاة الجزيئية يمكن أن يوفر رؤية دقيقة للعمليات المعقدة. كما أن نتائج هذا المشروع ستشكل أساساً لأبحاث لاحقة لدراسة مذيبات أخرى وهيدروكربونات وغازات الدفيئة.
وفي النهاية، يؤكد هذا البحث أن الاهتمام بالتغيرات الحجمية والتفاعلات الجزيئية ضروري لتحسين دقة نماذج التنبؤ، وأن البيانات الناتجة عن المحاكاة الجزيئية توفر أداة قوية لتحسين كفاءة الطاقة وإدارة الموارد تحت الأرض.
