211service.com
Azbest może być potężną bronią przeciwko zmianom klimatu (prawo to czytasz)
Zamknięta ściana kopalni azbestu na górze San Benito w pobliżu Coalinga w Kalifornii. Roger Aines, Lawrence Livermore National Lab
W upalny sierpniowy dzień Caleb Woodall dzierżył swoją łopatę jak włócznię, wbijając ją w stwardniałą skorupę wypełnionego azbestem dołu w pobliżu Coalinga w Kalifornii.
Woodall, doktorant w Worcester Polytechnic Institute w Massachusetts, wydobywał próbki z kopalni azbestu, która była zamknięta od 1980 roku, na terenie Superfund na najwyższym szczycie w paśmie Diablo. Wydobył funty materiału z kilku miejsc na górze San Benito, wrzucił je do torebek strunowych i wysłał do dwóch laboratoriów do analizy.
On i jego koledzy próbują określić skład i strukturę materiałów wyciąganych z dołów oraz odpowiedzieć na dwa kluczowe pytania: Ile zawierają dwutlenku węgla – i ile więcej mogą zmagazynować?
Ogromna powierzchnia niektórych rodzajów azbestu włóknistego, klasy związków rakotwórczych, niegdyś intensywnie stosowanych w materiałach budowlanych odpornych na wysokie temperatury, czyni je szczególnie dobrymi do chwytania cząsteczek dwutlenku węgla rozpuszczonych w wodzie deszczowej lub unoszących się w powietrzu.
Obejmuje to najczęstszą formę azbestu, chryzotyl , wężowaty minerał spleciony w całej górze (serpentyna to stanowa skała Kalifornii). Reakcja z dwutlenkiem węgla wytwarza głównie minerały z węglanu magnezu, takie jak magnezyt, stabilny materiał, który może blokować gaz cieplarniany przez tysiąclecia.
Woodall i jego doradca Jennifer Wilcox, badaczka usuwania węgla , należą do rosnącej liczby naukowców badających sposoby przyspieszenia tych, skądinąd powolnych, reakcji w nadziei na wykorzystanie odpadów górniczych do walki ze zmianą klimatu. Jest to poręczna sztuczka wychwytywania węgla, która może również działać w przypadku bogatych w wapń i magnez produktów ubocznych wydobycia niklu, miedzi, diamentów i platyny.
Początkową nadzieją jest zrównoważenie znacznych emisji dwutlenku węgla z samego wydobycia przy użyciu tych minerałów już wydobytych w tym procesie. Ale prawdziwa nadzieja jest taka, że te wczesne prace pozwolą im wymyślić, jak skutecznie i niedrogo wykopywać minerały, potencjalnie w tym azbest, specjalnie w celu pochłaniania ogromnych ilości gazów cieplarnianych z atmosfery.
Dekarbonizacja kopalń w następnej dekadzie tylko pomaga nam budować zaufanie i know-how, aby faktycznie wydobywać w celu uzyskania ujemnych emisji, mówi Gregory Dipple, profesor na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej i jeden z czołowi badacze w tej rozwijającej się dziedzinie .
Przyspieszenie bardzo wolnego cyklu
Panel klimatyczny ONZ znaleziony że każdy scenariusz, który nie ogrzeje planety o więcej niż 1,5 ˚C, będzie wymagał prawie wyeliminowania emisji do połowy stulecia, a także usunięcia 100 miliardów do 1 biliona ton dwutlenku węgla z powietrza w tym stuleciu. Utrzymanie ocieplenia poniżej 2˚C może wymagać wysysania 10 mld ton rocznie do 2050 r. i 20 mld rocznie do 2100 r., badanie przeprowadzone przez National Academys znalezione .
To tak olbrzymia ilość, że prawie na pewno będziemy potrzebować różnych metod, aby się zbliżyć, w tym sadzenie drzew i zwiększanie absorpcji dwutlenku węgla w glebach rolniczych. Szczególną obietnicą wykorzystania minerałów do wychwytywania dwutlenku węgla jest to, że można to zrobić na masową skalę – i skutecznie przechowywać go na zawsze.
Caleb Woodall umieszcza próbki azbestu w torebce Ziplock do późniejszej analizy.
ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LABMineralizacja jest już głównym mechanizmem wykorzystywanym przez naturę w tzw. powolnym obiegu węgla. Dwutlenek węgla w wodzie deszczowej rozpuszcza podstawowe skały, wytwarzając magnez, wapń i inne związki, które przedostają się do oceanów. Tam życie morskie przekształca materiały w muszle i szkielety, które ostatecznie zamieniają się w wapień i inne rodzaje skał.
Jest więcej niż wystarczająco minerałów, aby związać cały wyemitowany przez nas dwutlenek węgla, a nawet więcej. Problem polega na tym, że zdecydowana większość jest zamknięta w litej skale, która nie ma kontaktu z gazem cieplarnianym. Nawet jeśli są odsłonięte w wychodniach skalnych, reakcje te trwają długo.
Ale różne interwencje mogą przekształcić naturalny, powolny cykl węglowy w szybszy. Obejmują one procesy fizyczne, takie jak proste kopanie materiałów, mielenie ich na drobniejsze cząstki i rozkładanie ich w cienkich warstwach, z których wszystkie zwiększają reaktywną powierzchnię wystawioną na działanie dwutlenku węgla. Istnieją również sposoby na przyspieszenie reakcji chemicznych poprzez dodanie ciepła lub związków, takich jak kwasy.
To gigantyczna, niewykorzystana szansa, która może usunąć ogromne ilości CO2, mówi Roger Aines, szef Carbon Initiative w Lawrence Livermore National Lab, który towarzyszył Woodallowi w kalifornijskiej wycieczce.
Właściwy przepis
Dipple bada różne sposoby, aby to zrobić.
W zeszłorocznym projekcie pilotażowym, finansowanym przez firmę diamentową De Beers and Natural Resources Canada, on i jego koledzy wykorzystali odpady z kopalni na Terytoriach Północno-Zachodnich Kanady do uwięzienia dwutlenku węgla uwalnianego ze zbiornika. Chodziło o ocenę możliwości wykorzystania minerałów do wychwytywania i magazynowania gazu ze strumienia spalin elektrowni.
Zespół prowadzi obecnie próbę terenową dla proponowanej fabryki niklu w Kolumbii Brytyjskiej. Umieścili odpady z odwiertów poszukiwawczych w różnych pojemnikach i mierzą szybkości reakcji wynikające z zastosowania różnych dodatków chemicznych i procesów w różnych warunkach pogodowych. Oczekują jednak, że samo dodanie wody i skuteczna uprawa materiałów szybko usunie dwutlenek węgla z powietrza, tworząc solidny blok, który można zakopać.
Ponieważ proponowana operacja opierałaby się głównie na energii hydroelektrycznej, szacują, że oddanie do użytku zaledwie 30% najbardziej reaktywnych odpadów z kopalni spowoduje, że operacja będzie neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla. Użycie około 50% spowoduje, że będzie to węgiel ujemny.
Ale nie wszystkie odpady kopalniane są sobie równe. W osobnym projekcie Wilcox i Woodall prowadzą badania terenowe w kopalni platyny, palladu i niklu w Montanie, w nadziei na opracowanie sposobów przyspieszenia reakcji wychwytywania węgla z mniej niż idealnymi produktami ubocznymi. Głównymi minerałami w osadach są skalenie plagioklazowe, które utrzymują magnez i wapń w ścisłej strukturze chemicznej, dzięki czemu są mniej reaktywne niż inne rodzaje odpadów kopalnianych.
Po powrocie do laboratorium testują, czy zastosowanie ciepła i dodanie soli amonowych i niektórych słabych kwasów może rozerwać wiązania, uwalniając więcej wapnia i magnezu, aby zatrzymać dwutlenek węgla.
Wilcox mówi, że jeśli uda nam się wymyślić przepis na wszystkie te różne odpady przeróbcze, możliwości mogą eksplodować.
Następne kroki
Woodall bada miejsca występowania azbestu, ponieważ ma nadzieję, że uda mu się znaleźć taki, który może dobrze się sprawdzić w późniejszej próbie terenowej, aby ocenić sposoby przyspieszenia pochłaniania dwutlenku węgla.
Podejścia mogą obejmować rozłożenie materiału w celu zwiększenia powierzchni reaktywnej, uruchomienie wentylatorów, które zwiększają ilość powietrza przepływającego nad azbestem lub bezpośrednie wtryskiwanie stężonego dwutlenku węgla do wyrobisk mineralnych.
Z biegiem czasu procesy te powinny tworzyć mieszankę luźno związanej skały i ziemi, składającej się głównie z węglanów magnezu, wodorowęglanu i węglanu wapnia, które można po prostu pozostawić na miejscu, mówi Aines. Konwersja azbestu również pomogłaby oczyścić te obszary.
Ale czy dmuchanie powietrzem wokół azbestu jest bezpieczne? I czy takie wysiłki w pełni naprawiłyby te toksyczne strony?
ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LABBiorąc pod uwagę zagrożenia zdrowotne związane z azbestem, miejsce – lub nawet to, czy – dalsze prace będą miały miejsce, będzie zależeć od ustaleń organów nadzoru naukowego i urzędników regulacyjnych.
Możliwe, że pewna ilość azbestu pozostanie lub zostanie rozproszona podczas wykonywania pracy, mówi Aines. To jedne z kluczowych pytań, które należałoby przetestować – dodaje.
Jest to również powód, dla którego ważne jest wykonywanie takiej pracy w zastrzeżonym miejscu i dlaczego wszelkie badania lub późniejsze wysiłki na pełną skalę musiałyby być zgodne z jasnymi zasadami i procesami pracy z tymi materiałami. Woodall podkreśla, że podjęliby wszelkie niezbędne środki ostrożności, w tym spryskanie materiałów wodą, aby zapobiec unoszenia się azbestu, a także użycie czujników do monitorowania poziomu narażenia.
Nadchodzące wyzwania
W końcu same kopalnie odpadów przeróbczych nie zaprowadzą nas zbyt daleko.
Woodall szacuje, że jeden skład azbestu w Vermont, z około 30 milionami ton odpadów, może wychwytywać nawet 12 milionów ton dwutlenku węgla. Według badań National Academies kopalnie na całym świecie wytwarzają wystarczającą ilość mineralnych produktów ubocznych, aby wychwycić prawie 40 milionów ton dwutlenku węgla rocznie.
Ale to tylko maleńki ułamek z miliardów ton dwutlenku węgla, który musi zostać wychwycony, aby w znaczący sposób przeciwdziałać zmianom klimatu. Tak więc zbliżenie się do wymaganej skali będzie wymagało wykopania większej ilości minerałów.
Woodall i Aines twierdzą, że może zawierać azbest, biorąc pod uwagę jego reaktywność, jeśli próby terenowe wykażą, że proces jest skuteczny i bezpieczny.
Ale ten pomysł z pewnością wzbudzi poważne obawy, biorąc pod uwagę zagrożenia dla zdrowia, jakie stwarza azbest. I istnieje wiele innych opcji mineralnych, nawet jeśli nie są tak idealne.
Inne grupy badawcze i organizacje non-profit już szukają sposobów na wykorzystanie dodatkowych minerałów po ich wydobyciu, w tym: rozprowadzanie przyziemnego oliwinu wzdłuż plaż lub posypywanie ziemią uprawną pyłem bazaltowym w celu pochłaniania dwutlenku węgla i wspomagania nawożenia upraw.
Wydobywanie dowolnych materiałów na znacznie większą skalę będzie jednak wiązało się z szeregiem wyzwań. Samo górnictwo jest destrukcyjne dla środowiska. Cała energia potrzebna do wydobycia, mielenia, dystrybucji i przetwarzania minerałów pochłonie wszelkie redukcje emisji. I mogą istnieć poważne ograniczenia dostępnej ziemi, zwłaszcza że większość minerałów może potrzebować lat, aby zareagować z dwutlenkiem węgla.
Na przykład, usuwanie 2,5 miliarda ton CO2 rocznie za pomocą tlenku magnezu wymagałoby warstwy o grubości 10 centymetrów (prawie 4 cale) pokrywającej około 15 000 kilometrów kwadratowych (prawie 5 800 mil kwadratowych), zgodnie z artykuł Nature Communications w lipcu . To odpowiednik nieco ponad 5% Nevady.
Ale główną przeszkodą jest koszt. Wilcox twierdzi, że może on wyprodukować ponad 200 dolarów za tonę, co jest znacznie droższe niż sadzenie drzew.
Możliwe, że niektóre materiały mogą trafić do produktów komercyjnych, takich jak kruszywo w betonie, aby pokryć koszty. Pomóc może również pewien poziom dobrowolnych kompensacji emisji dwutlenku węgla, w ramach których ludzie lub korporacje płacą za zbilansowanie własnych emisji. Jednak dotarcie do skali miliardów ton, zdaniem większości obserwatorów, przyjmie agresywną politykę publiczną, która nakłada wysokie ceny na zanieczyszczenie dwutlenkiem węgla lub tworzy hojne zachęty do jego usuwania.