[Облачные вычисления, Химия, Экология] Облачные технологии помогут хранить диоксид углерода в пористых горных породах
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
Ученые много сделали, чтобы найти методы улавливания углекислого газа (диоксид углерода, CO2) и предотвращать его обратное попадание в атмосферу. Но уровни CO2 все равно продолжают расти.
В поисках новых способов улавливания и хранения CO2 команда IBM Research решила задействоватьвысокопроизводительные вычислительные системы (HPC) и гибридныеоблачные технологии.
Встатье, недавно опубликованной в Scientific Reports журнала Nature, ученые IBM представили оптимизированный алгоритм моделирования микрополостей — капиллярных сетей — в пористых породах, встречающихся в природе в геологических формациях. В таких микрополостях можно безопасно, в жидкой или твердой форме, хранить углекислый газ, улавливаемый из выхлопных газов и иных точечных выбросов, которые возникают в процессе производства энергии.
Вместе с учеными из Института физики Сан-Карлоса, входящего в состав Университета Сан-Паулу (Бразилия), и представителями международной нефтяной корпорации Petrobras, команда IBM Research показала, что при использовании предложенных алгоритмов базовый анализ горных пород можно проводить быстрее и эффективнее, чем при использовании только лабораторных тестов. Полный цикл анализа можно сократить с нескольких месяцев до нескольких дней и, соответственно, снизить расходы, а потенциально — и повысить эффективность, а также нивелировать некоторые риски, связанные с хранением углерода в геологических формациях.
Горная порода как хранилище углекислого газа
Идея состоит в том, чтобы сначала сжать CO2 до жидкой формы, а затем заливать его в пористую горную породу. После этого газ минерализуется, то есть становится твердым. В такой форме его можно безопасно хранить десятилетиями или даже веками.
И хотя это одно из самых многообещающих решений проблемы хранения углерода, существуют некоторые сложности. Насколько эффективным будет этот процесс, учитывая нынешнее состояние хранилищ? Какие физические и химические показатели нужно иметь в виду при выборе породы? Как ускорить минерализацию CO2 и гарантировать устойчивость геологического хранилища?
Для ответа на эти вопросы в IBM Research разработали алгоритмы, позволяющие анализировать изображения образцов горных пород в высоком разрешении. Используя рентгеновскую микротомографию, исследователи сделали серию снимков, а затем на их основе создали цифровую трехмерную модель образца горной породы. Затем полученные результаты экстраполировали на горный массив, более чем в 3 тыс. раз превосходящий по объему взятый образец, чтобы посмотреть, что произойдет при таком увеличении масштаба. Именно такой масштаб обычно используют при лабораторной оценке и проверке возможностей горной породы. Высокая точность алгоритмов позволяет правильнее оценить сколько CO2 смогут вместить микропоры породы — их диаметр может составлять от нескольких нанометров до нескольких миллиметров.
Применение облачных систем и HPC
Выяснив пространственное распределение связанных полостей внутри образца породы, ученые применяют модель анализа потоков и прогнозируют вместимость на основании геометрических границ капиллярной сети. Способность точно оценить геометрию полостей крайне важна для моделирования потоков CO2 при заполнении им горной породы.
Тут как раз и применяются облачные технологии и высокопроизводительные вычислительные системы.
Для создания 3D-моделей симуляторы IBM Research используют продвинутые алгоритмы обработки изображений. Эти алгоритмы сегмент за сегментом проходят образец, анализируя послойные снимки и выявляя наличие полостей и другие особенности разных слоев горной массы. После такой сегментации алгоритм создает предельно точную модель капиллярной сети. Он анализирует выявленные полости и оценивает объем доступного пространства связанных полостей в горной породе.
В опубликованной статье команда ученых показала, что повышение точности прогнозирования, достигаемое благодаря применению нового алгоритма, позволяет выявлять закономерности и рассчитывать вместимость горной породы без дополнительной корректировки или калибровки. Кроме того, она продемонстрировала, что можно рассчитать вместимость породы в тех же масштабах, что и при лабораторных исследованиях, взяв за основу характеристики микропотоков внутри капиллярной системы. При этом прогноз будет отличаться повышенной точностью, а составить его можно гораздо быстрее, чем в лаборатории.
Новый алгоритм оцифровки и моделирования горной породыработает на базе облачной системы IBM FlowDiscovery Simulator. Этот инструмент, представленный в марте 2021 года на встрече Американского физического общества, помогает оценивать возможности улавливания CO2, а в перспективе — сценарии хранения в пористых веществах.
Потенциальные результаты применения методов улавливания углерода
Хотя ученые IBM уже существенно повысили точность моделирования потоков в пористых веществах, многое еще только предстоит сделать. Главная задача сейчас — усовершенствовать цифровые модели, добавить в них сведения о химических процессах и использовании веществ, которые будут способствовать минерализации CO2. Конечная цель исследования — найти высокоэффективные недорогие материалы и масштабируемые методы для безопасного долгосрочного хранения диоксида углерода.
Результаты работы, проведенной совместно с исследователями из Университета Сан-Карлоса и корпорации Petrobras, показали, что предложенная модель может оказаться эффективной. IBM Research сделала микротомографические снимкиобразцов породы и ключевыеалгоритмы выявления капиллярных сетей общедоступными, чтобы другие исследователи могли тестировать и применять их на практике.
Эта работа является частью более масштабной инициативы IBMFuture of Climate, начатой в 2020 году с целью развития технологий отбора материалов и накопления научных знаний на базе международной сети исследовательских лабораторий IBM. В рамках этой инициативы исследуются и разрабатываются стратегии сокращения углеродного следа облачных систем и цепочек поставки, а также методы моделирования последствий изменения климата.
Ссылка на оригинальный материал на английском
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Научно-популярное, Мультикоптеры, Экология] Воздушный флот СИБУРа. Как мы создали и используем дрон-сервис
- [Экология, Урбанизм] Весенний Первоуральск: декорации и промышленность
- [Облачные вычисления, Машинное обучение] MLflow в облаке. Простой и быстрый способ вывести ML-модели в продакшен
- [Экология, Урбанизм] Весенний Магнитогорск: город трудовой доблести, где выкован меч победы
- [Облачные вычисления, Big Data, Kubernetes, Data Engineering] Как работать с Big Data быстрее и эффективнее: Kubernetes для Data Science
- [Энергия и элементы питания, Экология] Исследование: Интернет потребляет меньше энергии, чем принято думать
- [Экология, Урбанизм] Нижний Тагил весной: город танков и поездов
- [Экология, Урбанизм, Инженерные системы] Пузыри — вверх! Речной барьер, который защищает море от пластика
- [Научно-популярное, Здоровье, Экология, Биология] Всюду опасности. Инфекции леса и их история изучения
- [Космонавтика, Здоровье, Экология] Tide разработает стиральный порошок для космоса вместе с НАСА
Теги для поиска: #_oblachnye_vychislenija (Облачные вычисления), #_himija (Химия), #_ekologija (Экология), #_ibm, #_ibm_flowdiscovery_simulator, #_ibm_research, #_metody_ulavlivanija_uglekislogo_gaza (методы улавливания углекислого газа), #_blog_kompanii_ibm (
Блог компании IBM
), #_oblachnye_vychislenija (
Облачные вычисления
), #_himija (
Химия
), #_ekologija (
Экология
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 19:48
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
|
Ученые много сделали, чтобы найти методы улавливания углекислого газа (диоксид углерода, CO2) и предотвращать его обратное попадание в атмосферу. Но уровни CO2 все равно продолжают расти.  В поисках новых способов улавливания и хранения CO2 команда IBM Research решила задействоватьвысокопроизводительные вычислительные системы (HPC) и гибридныеоблачные технологии. Встатье, недавно опубликованной в Scientific Reports журнала Nature, ученые IBM представили оптимизированный алгоритм моделирования микрополостей — капиллярных сетей — в пористых породах, встречающихся в природе в геологических формациях. В таких микрополостях можно безопасно, в жидкой или твердой форме, хранить углекислый газ, улавливаемый из выхлопных газов и иных точечных выбросов, которые возникают в процессе производства энергии. Вместе с учеными из Института физики Сан-Карлоса, входящего в состав Университета Сан-Паулу (Бразилия), и представителями международной нефтяной корпорации Petrobras, команда IBM Research показала, что при использовании предложенных алгоритмов базовый анализ горных пород можно проводить быстрее и эффективнее, чем при использовании только лабораторных тестов. Полный цикл анализа можно сократить с нескольких месяцев до нескольких дней и, соответственно, снизить расходы, а потенциально — и повысить эффективность, а также нивелировать некоторые риски, связанные с хранением углерода в геологических формациях. Горная порода как хранилище углекислого газа Идея состоит в том, чтобы сначала сжать CO2 до жидкой формы, а затем заливать его в пористую горную породу. После этого газ минерализуется, то есть становится твердым. В такой форме его можно безопасно хранить десятилетиями или даже веками. И хотя это одно из самых многообещающих решений проблемы хранения углерода, существуют некоторые сложности. Насколько эффективным будет этот процесс, учитывая нынешнее состояние хранилищ? Какие физические и химические показатели нужно иметь в виду при выборе породы? Как ускорить минерализацию CO2 и гарантировать устойчивость геологического хранилища? Для ответа на эти вопросы в IBM Research разработали алгоритмы, позволяющие анализировать изображения образцов горных пород в высоком разрешении. Используя рентгеновскую микротомографию, исследователи сделали серию снимков, а затем на их основе создали цифровую трехмерную модель образца горной породы. Затем полученные результаты экстраполировали на горный массив, более чем в 3 тыс. раз превосходящий по объему взятый образец, чтобы посмотреть, что произойдет при таком увеличении масштаба. Именно такой масштаб обычно используют при лабораторной оценке и проверке возможностей горной породы. Высокая точность алгоритмов позволяет правильнее оценить сколько CO2 смогут вместить микропоры породы — их диаметр может составлять от нескольких нанометров до нескольких миллиметров. Применение облачных систем и HPC Выяснив пространственное распределение связанных полостей внутри образца породы, ученые применяют модель анализа потоков и прогнозируют вместимость на основании геометрических границ капиллярной сети. Способность точно оценить геометрию полостей крайне важна для моделирования потоков CO2 при заполнении им горной породы. Тут как раз и применяются облачные технологии и высокопроизводительные вычислительные системы. Для создания 3D-моделей симуляторы IBM Research используют продвинутые алгоритмы обработки изображений. Эти алгоритмы сегмент за сегментом проходят образец, анализируя послойные снимки и выявляя наличие полостей и другие особенности разных слоев горной массы. После такой сегментации алгоритм создает предельно точную модель капиллярной сети. Он анализирует выявленные полости и оценивает объем доступного пространства связанных полостей в горной породе. В опубликованной статье команда ученых показала, что повышение точности прогнозирования, достигаемое благодаря применению нового алгоритма, позволяет выявлять закономерности и рассчитывать вместимость горной породы без дополнительной корректировки или калибровки. Кроме того, она продемонстрировала, что можно рассчитать вместимость породы в тех же масштабах, что и при лабораторных исследованиях, взяв за основу характеристики микропотоков внутри капиллярной системы. При этом прогноз будет отличаться повышенной точностью, а составить его можно гораздо быстрее, чем в лаборатории. Новый алгоритм оцифровки и моделирования горной породыработает на базе облачной системы IBM FlowDiscovery Simulator. Этот инструмент, представленный в марте 2021 года на встрече Американского физического общества, помогает оценивать возможности улавливания CO2, а в перспективе — сценарии хранения в пористых веществах. Потенциальные результаты применения методов улавливания углерода Хотя ученые IBM уже существенно повысили точность моделирования потоков в пористых веществах, многое еще только предстоит сделать. Главная задача сейчас — усовершенствовать цифровые модели, добавить в них сведения о химических процессах и использовании веществ, которые будут способствовать минерализации CO2. Конечная цель исследования — найти высокоэффективные недорогие материалы и масштабируемые методы для безопасного долгосрочного хранения диоксида углерода. Результаты работы, проведенной совместно с исследователями из Университета Сан-Карлоса и корпорации Petrobras, показали, что предложенная модель может оказаться эффективной. IBM Research сделала микротомографические снимкиобразцов породы и ключевыеалгоритмы выявления капиллярных сетей общедоступными, чтобы другие исследователи могли тестировать и применять их на практике. Эта работа является частью более масштабной инициативы IBMFuture of Climate, начатой в 2020 году с целью развития технологий отбора материалов и накопления научных знаний на базе международной сети исследовательских лабораторий IBM. В рамках этой инициативы исследуются и разрабатываются стратегии сокращения углеродного следа облачных систем и цепочек поставки, а также методы моделирования последствий изменения климата. Ссылка на оригинальный материал на английском =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Блог компании IBM ), #_oblachnye_vychislenija ( Облачные вычисления ), #_himija ( Химия ), #_ekologija ( Экология ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 19:48
Часовой пояс: UTC + 5