Разведанные запасы природного газа в гидратных месторождениях существенно превышают запасы углеводородных топлив, добываемых традиционными способами. Недостаточное внедрение технологий на основе гидратов природного газа связано с их дороговизной. Для развития данных технологий необходимо понижение себестоимости добычи, хранения и транспортировки гидратов. Применение технологии фазового перехода, заключающейся в разгерметизации гидрата СН4 с применением био-ПАВ, и последующего образования гидрата СО2 позволяет снизить себестоимость добычи и решить экологические проблемы за счет захоронения углекислого газа. Присутствие в природных пластах био-ПАВ приводит к усилению роста гидрата и повышению скорости замещения СН4-СО2. Методика образования высокопористого льда при наличии био-ПАВ позволяет достичь повышенных значений скоростей синтеза и сократить временные затраты. Важнейшим преимуществом разработанной методики является отсутствие риска образования двойного гидрата, что ранее являлось серьезной проблемой, снижающей эффективность замещения. Предложенная методика последовательного фазового перехода позволяет уменьшить полное время синтеза гидрата CO2 на два-три порядка по сравнению с прямым замещением СН4-СО2. Методика наиболее перспективна в условиях регионов вечной мерзлоты. Данный подход предоставляет дополнительные возможности использования газогидратных месторождений с улучшенными экологическими показателями за счет сокращения выбросов метана и захоронения углекислого газа.

The global volume of natural gas trapped in hydrate deposits far exceeds the conventionally recoverable hydrocarbon reserves. However, the high costs associated with hydrate production, transportation, and storage currently hinder the large-scale implementation of hydrate-based technologies. A promising way to reduce these costs is through phase transition technology, which involves СН4 hydrate depressurization in the presence of biosurfactants, followed by СО2 formation. This approach also enables carbon dioxide sequestration, addressing the corresponding environmental concerns. Biosurfactants, which are naturally present in many hydrate reservoirs, enhance hydrate growth and accelerate СН4-СО2 exchange. The newly developed method of producing highly porous ice using biosurfactants, presented in this research, provides higher formation rates, substantially reducing the time required for the process. Most importantly, this technique eliminates the risk of mixed hydrate formation – a major limitation, which hindered the replacement efficiency. As a result, the proposed sequential phase transition method decreases the total time of CO2 hydrate synthesis by two to three orders of magnitude compared to direct СН4-СО2 replacement. The method is particularly effective for permafrost regions and offers a more environmentally friendly approach to developing gas hydrate deposits by minimizing methane emissions while enabling CO2 storage.