211service.com
Skała wychwytująca węgiel
Według naukowców z Columbia University w Nowym Jorku reakcje chemiczne, które wyciągają dwutlenek węgla z atmosfery i przechowują go w postaci litej skały w formacjach geologicznych, mogą zrównoważyć miliardy ton emisji dwutlenku węgla każdego roku. Naukowcy twierdzą, że badania przeprowadzone na dużych formacjach skalnych w Omanie sugerują nowe sposoby sekwestracji emisji dwutlenku węgla w celu zmniejszenia globalnego ocieplenia.
Skała gazowana: Rodzaj skały bogatej w magnez, zwany perydotytem, jest spleciony żyłkami zawierającymi węglan magnezu, które tworzą się, gdy skała wchodzi w kontakt z dwutlenkiem węgla z atmosfery.
Naukowcy wykazali, że formacje skalne zwane perydotytem, które znajdują się w Omanie i kilku innych miejscach na całym świecie, w tym w Kalifornii i Nowej Gwinei, w kontakcie z dwutlenkiem węgla wytwarzają węglan wapnia i węglan magnezu. Naukowcy odkryli, że takie formacje w Omanie naturalnie pochłaniają setki tysięcy ton dwutlenku węgla rocznie. Opierając się na tych ustaleniach, badacze, pisząc w bieżącym, wczesnym wydaniu Materiały Narodowej Akademii Nauk obliczyli, że tempo sekwestracji węgla w formacjach skalnych w Omanie może wzrosnąć do miliardów ton rocznie – więcej niż emisje dwutlenku węgla w Stanach Zjednoczonych z elektrowni węglowych, które osiągają 1,5 miliarda ton rocznie.
Strategia naukowców z Columbia jest atrakcyjna ze względu na bardzo duży potencjał przechowywania ogromnych ilości dwutlenku węgla, mówi Marco Mazzotti , kierownik Laboratorium Procesów Separacji w Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologicznym w Zurychu. Zazwyczaj dzisiejsza strategia sekwestracji węgla polega na wpompowywaniu go pod ziemię, gdzie jest uwięziony w porowatych warstwach wodonośnych. Mazzotti mówi, że podejście naukowców z Kolumbii polegałoby na przechowywaniu dwutlenku węgla w postaci skały, wyeliminowałoby to ryzyko wycieku dwutlenku węgla.
Naukowcy odkryli, że naturalne formacje perydotytu w Omanie wychwytywały dwutlenek węgla w sieci podziemnych żył. Perydotyt zawiera duże ilości oliwinu, minerału składającego się z magnezu, krzemu i tlenu. Gdy woda gruntowa wchodzi w reakcję z oliwinem, woda staje się bogata w rozpuszczony magnez i wodorowęglan, przy czym te ostatnie skutecznie zwiększają stężenie węgla w wodzie około 10 razy. Ponieważ woda ta wnika głębiej w skałę i przestaje reagować z powietrzem, magnez, węgiel i tlen wytrącają się z roztworu i tworzą węglan magnezu, zwany także magnezytem. Powstaje również dolomit, który zawiera wapń, magnez, węgiel i tlen. Tworząc się magnezyt i dolomit, zwiększają one całkowitą objętość skały o około 44 procent, powodując pojawianie się w niej pęknięć, które tworzą sieć pęknięć o średnicy zaledwie 50 mikrometrów. To otwiera skałę i umożliwia dalszą penetrację wody. To trochę jak podpalenie pokładu węgla, mówi Peter Kelemen , profesor nauk o ziemi i środowisku na Uniwersytecie Columbia. Bierzesz skały, które nie były wystawione na działanie atmosfery, i bardzo szybko je utleniasz.
Naukowcy szacują, że naturalny proces można znacznie przyspieszyć. Stosując techniki powszechnie stosowane w przemyśle naftowym w celu zwiększenia wydobycia ropy, skałę można dalej łamać, zwiększając powierzchnię reakcji. Dwutlenek węgla wychwycony z elektrowni mógłby następnie zostać wpompowany do skały, gdzie wywołałby tworzenie się węglanów. Ogrzewanie skały zwiększyłoby szybkość reakcji. Co więcej, ponieważ same reakcje wytwarzają ciepło, gdy osiągną określone tempo, będą samowystarczalne. Naukowcy twierdzą, że zainicjowanie tej samopodtrzymującej się reakcji wymagałoby podgrzania skały do 185 °C, co można by zrobić podczas procesu szczelinowania skały. Obliczają, że w takim systemie jeden kilometr sześcienny skały magazynowałby miliard ton dwutlenku węgla rocznie.
Źródła mineralne: Skała węglanu wapnia, która tworzy się jako alkaliczna, bogata w wapń woda, wycieka z podziemnych źródeł w Omanie.
Naukowcy proponują strategię sekwestracji węgla, która eliminowałaby potrzebę transportu dwutlenku węgla, a także potrzebę podgrzewania skały. W tym scenariuszu uzyskaliby dostęp do formacji skalnych w płytkich wodach oceanicznych u wybrzeży Omanu i w innych miejscach, wiercąc w nich i szczelinując skałę przy użyciu istniejących technik przemysłu naftowego. Naukowcy mieli wywiercić dwa otwory. Do jednego pompowaliby chłodną morską wodę. Temperatura skały rośnie wraz z głębokością, więc woda wpompowywana do otworów będzie się nagrzewać, aż osiągnie prawie 185 °C. Dwutlenek węgla naturalnie rozpuszczony w wodzie wytrącałby się z roztworu. Gorąca woda w końcu przedostałaby się przez spękaną skałę do drugiego wywierconego otworu, gdzie w wyniku konwekcji uniosłaby się na powierzchnię. Ta woda morska szybko wchłonęłaby więcej dwutlenku węgla, ponieważ płytkie wody i fale dobrze mieszają się z atmosferą. Ponieważ atmosfera transportuje dwutlenek węgla na całym świecie za darmo, mówi Kelemen, to podejście, jeśli zostanie wdrożone na wielką skalę, może zostać wykorzystane do obniżenia światowego poziomu dwutlenku węgla.
Ten scenariusz byłby ograniczony przez stężenie dwutlenku węgla w wodzie morskiej, więc kilometr sześcienny skały zasekwestrowałby tylko około miliona ton dwutlenku węgla rocznie. Ale ponieważ nie byłoby konieczne transportowanie dwutlenku węgla ani płacenie za ogrzewanie skał, mówi Kelemen, możliwa byłaby praca ze znacznie większymi obszarami skał, a tym samym osiągnięcie miliardów ton dwutlenku węgla rocznie.
Z koncepcyjnego punktu widzenia wszystko, co mówią, ma sens, mówi Mazzotti. Pozostają jednak pytania, czy metody te sprawdzą się w praktyce. Po pierwsze, samopodtrzymujące się reakcje zależą od węglanu magnezu i innych osadów, które nadal powodują pękanie skały, aby odsłonić jej więcej. Naukowcy zaobserwowali, że zdarzyło się to w geologii w Omanie, ale nie jest pewne, że będzie to miało miejsce w scenariuszach, które proponują. Koncepcje naukowców powinny być teraz uzupełnione testami na dużą skalę, mówi Mazzotti.