Asbest kan vara ett kraftfullt vapen mot klimatförändringar (du läste rätt)

Går för att samla prover.

En asbestgruva med luckor på San Benito Mountain, nära Coalinga, Kalifornien. Roger Aines, Lawrence Livermore National Lab





På en brännande dag i augusti svängde Caleb Woodall sin spade som ett spjut och stack den i den härdade skorpan i en asbestfylld grop nära Coalinga, Kalifornien.

Woodall, en doktorand vid Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts, grävde fram prover från en asbestgruva som har stängts av sedan 1980, en Superfund-plats på den högsta toppen i statens Diablo Range. Han extraherade pund av materialet från flera platser över San Benito-berget, skyfflade dem i Ziploc-påsar och skickade dem till ett par labb för analys.

Han och hans kollegor försöker bestämma sammansättningen och strukturen hos materialen som dras från groparna, och att svara på två kritiska frågor: Hur mycket koldioxid innehåller de – och hur mycket mer kan de lagra?



Den stora ytan av vissa typer av fibrös asbest, en klass av cancerframkallande föreningar som en gång använts hårt i värmebeständiga byggnadsmaterial, gör dem särskilt bra på att ta tag i koldioxidmolekylerna som är lösta i regnvatten eller flyter genom luften.

Det inkluderar den vanligaste formen av asbest, krysotil , ett serpentinmineral spetsat över hela berget (serpentin är Kaliforniens delstatsklippa). Reaktionen med koldioxid producerar främst magnesiumkarbonatmineraler som magnesit, ett stabilt material som kan låsa bort växthusgasen i årtusenden.

Woodall och hans rådgivare Jennifer Wilcox, en kolborttagningsforskare , är bland ett växande antal forskare som undersöker sätt att påskynda dessa annars långsamma reaktioner i hopp om att använda gruvavfall för att bekämpa klimatförändringar. Det är ett praktiskt kolfångande trick som också kan fungera med de kalcium- och magnesiumrika biprodukterna från nickel-, koppar-, diamant- och platinabrytning.



Det första förhoppningen är att kompensera för de stora koldioxidutsläppen från gruvdriften med dessa mineraler som redan utvunnits i processen. Men det verkliga hoppet är att detta tidiga arbete gör det möjligt för dem att ta reda på hur man effektivt och prisvärt kan gräva upp mineraler, potentiellt inklusive asbest, speciellt i syfte att dra ner enorma mängder växthusgas från atmosfären.

Dekarbonisering av gruvor under det kommande decenniet hjälper oss bara att bygga upp förtroende och kunnande för att faktiskt bryta för negativa utsläpp, säger Gregory Dipple, professor vid University of British Columbia och en av de ledande forskarna inom detta framväxande område .

Accelererar en mycket långsam cykel

FN:s klimatpanel hittades att varje scenario som inte värmer planeten med mer än 1,5 ˚C kommer att kräva nästan eliminering av utsläpp i mitten av århundradet, samt att avlägsna 100 miljarder till 1 biljon ton koldioxid från luften detta århundrade. Att hålla uppvärmningen under 2˚C kan kräva att man suger ut 10 miljarder ton per år år 2050 och 20 miljarder årligen år 2100, fann en studie från National Academies .



Det är en sådan enorm mängd att vi nästan säkert kommer att behöva använda en mängd olika metoder för att komma någonstans nära, inklusive att plantera träd och öka kolupptaget i jordbruksmark. Det speciella löftet med att använda mineraler för att dra ner koldioxid är att det kan göras i stor skala - och skulle effektivt lagra bort det för alltid.

samla in mineraler

Caleb Woodall lägger asbestprover i en Ziplock-påse för senare analys.

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONELLA LAB

Mineralisering är redan den huvudsakliga mekanism som naturen använder i den så kallade långsamma kolcykeln. Koldioxiden i regnvattnet löser grundstenar och producerar magnesium, kalcium och andra föreningar som tar sig in i haven. Där omvandlar det marina livet materialen till snäckor och skelett som så småningom förvandlas till kalksten och andra bergarter.



Det finns mer än tillräckligt med mineraler för att binda upp all koldioxid vi någonsin har släppt ut och mer. Problemet är att de allra flesta är inlåsta i fast berg som inte kommer i kontakt med växthusgasen. Även när de exponeras i berghällar tar det lång tid för dessa reaktioner att inträffa.

Men en mängd olika ingrepp kan omvandla den naturliga långsamma kolcykeln till en snabbare. Dessa inkluderar fysiska processer som att helt enkelt gräva upp materialen, mala ner dem till finare partiklar och sprida dem i tunna lager, vilket allt ökar den reaktiva ytan som exponeras för koldioxid. Det finns också sätt att påskynda de kemiska reaktionerna genom att tillsätta värme eller föreningar som syror.

Det här är den gigantiska, outnyttjade möjligheten som skulle kunna ta bort enorma mängder CO2, säger Roger Aines, chef för Carbon Initiative vid Lawrence Livermore National Lab, som följde med Woodall på studieresan i Kalifornien.

Rätt recept

Dipple undersöker en mängd olika sätt att göra detta.

I ett pilotprojekt förra året, finansierat av diamantföretaget De Beers och Natural Resources Canada, använde han och kollegor avfall från en gruva i Kanadas nordvästra territorier för att snärja in koldioxid som släppts ut från en tank. Poängen var att utvärdera möjligheten att använda mineraler för att fånga upp och lagra gasen från rökgasströmmen i ett kraftverk.

Teamet genomför nu ett fältförsök för en föreslagen nickelfabrik i British Columbia. De har placerat avfall från undersökningsborrningar i olika behållare och mäter reaktionshastigheterna som är resultatet av att använda olika kemiska tillsatser och processer under olika väderförhållanden. Men de förväntar sig att bara tillsats av vatten och effektiv bearbetning av materialen snabbt kommer att avlägsna koldioxid från luften, vilket bildar ett fast block som kan begravas.

Eftersom den föreslagna verksamheten huvudsakligen kommer att drivas på vattenkraft, uppskattar de att användningen av bara 30 % av det mest reaktiva avfallet från gruvorna skulle göra verksamheten koldioxidneutral. Att använda cirka 50 % skulle göra det koldioxidnegativt.

Men alla gruvavfall skapas inte lika. I ett separat projekt utför Wilcox och Woodall fältarbete vid en platina-, palladium- och nickelgruva i Montana, i hopp om att utveckla sätt att påskynda kolinfångande reaktioner med mindre än idealiska biprodukter. De viktigaste mineralerna i avfallet där är plagioklasfältspat, som håller magnesium och kalcium i en tät kemisk struktur, vilket gör dem mindre reaktiva än andra typer av gruvavfall.

Tillbaka i labbet testar de om värmetillförsel och tillsats av ammoniumsalter och vissa svaga syror kan bryta ner bindningarna och frigöra mer kalcium och magnesium för att få tag i koldioxid.

Om vi ​​kan komma på ett recept på alla dessa olika avfall, kan möjligheterna explodera, säger Wilcox.

Nästa steg

Woodall undersöker asbestplatser eftersom han hoppas hitta en som kan fungera bra för ett efterföljande fältförsök för att utvärdera sätt att påskynda kolupptaget.

Tillvägagångssätten kan innefatta att sprida ut materialet för att öka den reaktiva ytan, köra fläktar som ökar mängden luft som strömmar över asbesten, eller direkt injicera koncentrerad koldioxid i mineralgroparna.

Med tiden bör dessa processer bilda en blandning av löst bunden sten och smuts, huvudsakligen sammansatt av magnesiumkarbonater, bikarbonat och kalciumkarbonat, som helt enkelt kan lämnas på plats, säger Aines. Omvandling av asbest skulle också bidra till att städa upp dessa områden.

Men är det säkert att blåsa luft runt asbest? Och skulle sådana ansträngningar helt åtgärda dessa giftiga platser?

Mineralinsamling nära en damm.ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONELLA LAB

Med tanke på hälsoriskerna med asbest, var – eller till och med om – något efterföljande arbete sker kommer att bero på beslut från vetenskapliga tillsynsnämnder och tillsynstjänstemän.

Det är möjligt att en viss mängd asbest skulle finnas kvar eller skulle kunna skingras under arbetets gång, säger Aines. Det är bland nyckelfrågorna som skulle behöva testas, tillägger han.

Det är också därför det är viktigt att utföra sådant arbete på en begränsad plats, och varför all forskning eller efterföljande fullskaliga insatser skulle behöva följa de tydliga reglerna och processerna för att arbeta med dessa material. Woodall betonar att de skulle vidta alla nödvändiga försiktighetsåtgärder, inklusive att spruta ner materialet med vatten för att förhindra att asbest flyter runt, samt att använda sensorer för att övervaka exponeringsnivåer.

Kommande utmaningar

I slutändan kommer minavfall på egen hand inte att ta oss särskilt långt.

Woodall uppskattar att en asbestplats i Vermont, med cirka 30 miljoner ton avfall, skulle kunna fånga upp så mycket som 12 miljoner ton koldioxid. Gruvor globalt producerar tillräckligt med mineralbiprodukter för att fånga upp nästan 40 miljoner ton koldioxid per år, enligt National Academies studie.

Men allt detta är bara en liten bråkdel av de miljarder ton koldioxid som måste fångas upp för att på ett meningsfullt sätt ta itu med klimatförändringarna. Så att komma någonstans nära den nödvändiga skalan kommer att kräva att man gräver upp mer av mineralerna.

Woodall och Aines säger båda att det kan inkludera asbest, givet hur reaktivt det är, om fältförsök visar att processen är effektiv och säker.

Men den idén kommer säkerligen att ge upphov till allvarliga farhågor med tanke på hälsoriskerna med asbest. Och det finns massor av andra mineralalternativ, även om de inte är riktigt lika idealiska.

Andra forskargrupper och ideella organisationer tittar redan på sätt att få ytterligare mineraler att fungera när de har utvunnits, inklusive: sprider nedmalen olivin längs stränderna eller strö basaltdamm på jordbruksmark för att absorbera koldioxid och hjälpa till att gödsla grödor.

Att bryta material i mycket större skala kommer dock att ställas inför ett antal utmaningar. Gruvdrift i sig är miljöförstörande. All energi som krävs för att utvinna, mala, distribuera och bearbeta mineralerna kommer att äta upp till eventuella utsläppsminskningar. Och det kan finnas allvarliga begränsningar för den tillgängliga marken, särskilt eftersom det kan ta år för de flesta av mineralerna att reagera med koldioxid.

Att till exempel ta bort 2,5 miljarder ton CO2 per år med hjälp av magnesiumoxid skulle kräva ett 10 centimeter tjockt (nästan 4 tum) lager som täcker cirka 15 000 kvadratkilometer (nästan 5 800 kvadrat miles), enligt en Nature Communications-tidning i juli . Det motsvarar lite mer än 5% av Nevada.

Men den stora stötestenen är kostnaden. Wilcox säger att det kan köra mer än $200 per ton all-in, vilket är mycket dyrare än att plantera träd.

Det är möjligt att en del av materialen kan gå in i kommersiella produkter, som ballast i betong, för att täcka kostnaderna. En viss nivå av frivilliga koldioxidkompensationer, där människor eller företag betalar för att balansera ut sina egna utsläpp, kan också hjälpa. Men att nå en skala på miljarder ton, tror de flesta observatörer, kommer att ta aggressiv offentlig politik som sätter höga priser på kolföroreningar eller skapar generösa incitament för att ta bort den.

Dölj