异亮氨酸作为甲烷和二氧化碳水合物的绿色动力学促进剂：一种可持续的替代SDS的气体储存方法

《Energy & Fuels》：l-Isoleucine as a Green Kinetic Promoter for Methane and Carbon Dioxide Hydrates: A Sustainable Alternative to SDS for Gas Storage Applications

天然气水合物储存技术中，L-异亮氨酸作为绿色促进剂，显著提升甲烷和二氧化碳水合物形成速率与产率，协同效应在甲烷中尤为突出（产率80%），而二氧化碳未显示类似特性，表明氨基酸侧链对气体选择性的影响。实验挑战传统亲水性模型，证实分子结构主导作用，并建立新型真实条件评估方法，为可持续气体储存与碳封存技术提供新路径。

　　

天然气水合物为储存和运输甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）提供了一种紧凑且节能的方式，但其实际应用受到形成动力学缓慢以及使用不环保添加剂（如十二烷基硫酸钠SDS）的阻碍。本研究探讨了天然存在的疏水性氨基酸l-异亮氨酸作为在静态、无搅拌条件下促进CH₄和CO₂水合物形成的绿色催化剂的作用。通过使用0.5 wt%的l-异亮氨酸、SDS和纯水系统的对比实验发现，l-异亮氨酸能够加速水合物的形成，降低所需的过冷度，并提高两种气体的吸收量，同时避免分解过程中的起泡现象。值得注意的是，当与芳香族氨基酸l-苯丙氨酸结合使用时，l-异亮氨酸可使甲烷水合物的产率达到约80%；然而这种协同效应在CO₂系统中并未观察到，这突显了氨基酸侧链对不同气体的特异性影响。在含有l-异亮氨酸的CO₂水合物形成过程中观察到了多次成核现象，表明其具有动态生长特性且促进效果稳定。此外，该研究还挑战了现有的基于疏水性的催化剂模型，表明分子结构起着更为关键的作用。通过引入一种可在实际条件下重复使用的水合物评估方法，这项工作将l-异亮氨酸视为合成表面活性剂的有前景的可持续替代品，为绿色气体储存和碳管理技术的发展做出了贡献。