In-situ synchrotron X-ray computed microtomography with sub-micrometer voxel size was used to study the decomposition of gas hydrates in a sedimentary matrix. Xenon-hydrate was used instead of methane hydrate to enhance the absorption contrast. The microstructural features of the decomposition process were elucidated indicating that the decomposition starts at the hydrate-gas interface; it does not proceed at the contacts with quartz grains. Melt water accumulates at retreating hydrate surface. The decomposition is not homogeneous and the decomposition rates depend on the distance of the hydrate surface to the gas phase indicating a diffusion-limitation of the gas transport through the water phase. Gas is found to be metastably enriched in the water phase with a concentration decreasing away from the hydrate-water interface. The initial decomposition process facilitates redistribution of fluid phases in the pore space and local reformation of gas hydrates. The observations allow also rationalizing earlier conjectures from experiments with low spatial resolutions and suggest that the hydrate-sediment assemblies remain intact until the hydrate spacers between sediment grains finally collapse; possible effects on mechanical stability and permeability are discussed. The resulting time resolved characteristics of gas hydrate decomposition and the influence of melt water on the reaction rate are of importance for a suggested gas recovery from marine sediments by depressurization.

Carbon storage is an essential approach to mitigating global warming and realizing the negative emissions of greenhouse gases. A practical strategy is to immobilize CO2 in marine sediments in the form of hydrates. Clay, as one of the most significant components of marine sediments, has a critical impact on CO2 storage and hydrate formation. In this study, montmorillonite was selected as the clay mineral medium, and the effects of the water content, pressure, and clay content on CO2 storage were investigated. As the water content increased, the form of the CO2 storage transformed from clay adsorption to hydrate formation, resulting in a significant increase in the final amount of the CO2 storage. The activity of the bound water was positively correlated with the distance of water molecules from the clay surface. As the pressure increased from 2.5 to 3.5 MPa, the conversion of inner bound water to hydrate was facilitated, leading to an increase in the final amount of CO2 storage by 88.4%. Compared to pure clay minerals, the mixed clay–sand medium had an enhanced storage capacity, which increased by approximately 46.9%, attributed to the more available water for hydrate formation. Still, the rate of hydrate formation was slower due to decreased permeability resulting from mudding. The experimental results will help us to understand the pattern of hydrate formation from bound water in clay minerals and provide some theoretical basis for realizing CO2 storage in clay-bearing marine sediments.

Utilizing flue gas for CH4 replacement in natural gas hydrate reservoirs ensures formation stability and facilitates CO2 sequestration, offering an efficient and ecofriendly approach to energy extraction. However, research on the definitive mechanism and applicability of this mixed gas in extracting marine natural gas hydrates is currently lacking. In this study, we remodeled muddy silt sediment samples from the South China Sea and analyzed the characteristics of CH4 hydrate generation in the reservoir. Building upon this, we have identified the time-varying pattern of CH4 replacement by flue gases of the CO2 and N2 mixtures and unveiled the factors influencing CH4 extraction efficiency. During the progression of the replacement reaction, a mixed hydrate film forms on the hydrate surface, hindering the replacement process. Concurrently, the poor permeability of the muddy silt sand reservoir renders multiple depressurizations ineffective in enhancing CH4 production. Hence, enhancing the diffusion rate of CO2 in the reservoir is pivotal for improving both the CH4 extraction rate and the CO2 sequestration rate.

Natural gas hydrates have huge reserves on Earth, and how to exploit them efficiently and safely has been a significant issue of concern for a few countries. The depressurization method is one of the most promising methods for achieving commercial exploitation, and supplemented with different types of heat input methods, it can further improve gas production efficiency. In this work, we innovatively employ pre-embedded heating coils and direct injection of fluids (gas and liquid) into the reservoir to realistically simulate the effects of heat transfer and fluid flow on the gas production behavior during the production process. The results showed that heat input could increase production by up to 6.5 %, while fluid flow could increase gas production by 15.9 and 16.8 % compared to direct depressurization gas production. It was found that fluid flow was more effective than gas, while gas was better than heat input. This finding provides new insights into the effect of fluid flow on gas production behavior and is a true reflection of the gas production pattern in field tests.

BackgroundCedecea lapagei (C. lapagei), as a potential human pathogen, has been reported in limited cases of human infections in medical literature. However, the increasing frequency of isolating Cedecea lapagei from clinical specimens underscores its growing clinical significance that should not be underestimated. Aspergillus sydowii (A. sydowii), commonly isolated from various environments, serves as a pathogen of human cryptic aspergillosis. Clinical pathological changes caused by A. sydowii are not obvious, posing a significant challenge in clinical diagnosis. Consequently, metagenomic next-generation sequencing (mNGS) are required for precise differentiation and identification of pathogens.Case descriptionHere we present a case demonstrating successful treatment outcome in a patient with pulmonary infection caused by coinfection of C. lapagei and A. sydowii, as identified through metagenomic next-generation sequencing. The patient, a 50-year-old male, presented with worsening cough, sputum production, and hemoptysis. Metagenomic next-generation sequencing (mNGS) analysis of the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) revealed the presence of both C. lapagei and A. sydowii. Subsequently, C. lapagei was also detected by culture in the same BALF sample, however while clinical fungal cultures and (1–3)-β-D glucan testing yielded negative results. Based on these findings along with imaging features and clinical symptoms of the patient, the final diagnosis was determined to be a co-infection of C. lapagei and A. sydowii.ConclusionThe clinical manifestations of human infections caused by C. lapagei are not specific; patients with cryptic aspergillosis may have been previously overlooked due to improper specimen selection or negative routine tests. Therefore, precise identification of pathogens is crucial. This case report highlights the value of mNGS in detecting C. lapagei and A. sydowii in BALF, enabling timely diagnosis with coinfections.