211service.com
Kolfångande sten
Kemiska reaktioner som drar ut koldioxid ur atmosfären och lagrar den i form av fast sten i geologiska formationer kan kompensera för miljarder ton koldioxidutsläpp varje år, enligt forskare vid Columbia University i New York. Forskarna säger att forskning gjord på stora stenformationer i Oman föreslår nya sätt att binda koldioxidutsläpp för att hjälpa till att minska den globala uppvärmningen.
Kolsyrad sten: En typ av bergart rik på magnesium, kallad peridotit, är spetsad med vener som innehåller magnesiumkarbonat som bildas när stenen kommer i kontakt med koldioxid från atmosfären.
Forskarna har visat att stenformationer som kallas peridotite, som finns i Oman och flera andra platser över hela världen, inklusive Kalifornien och Nya Guinea, producerar kalciumkarbonat och magnesiumkarbonatsten när de kommer i kontakt med koldioxid. Forskarna fann att sådana formationer i Oman naturligt binder hundratusentals ton koldioxid om året. Baserat på dessa rön skrev forskarna i den aktuella tidiga upplagan av Proceedings of the National Academy of Sciences , beräkna att kolbindningshastigheten i stenformationer i Oman kan ökas till miljarder ton per år - mer än koldioxidutsläppen i USA från koleldade kraftverk, som kommer till 1,5 miljarder ton per år.
Columbia-forskarnas strategi är attraktiv på grund av den mycket stora potentialen att lagra stora mängder koldioxid, säger Marco Mazzotti , chef för Separation Processes Laboratory vid Swiss Federal Institute of Technology i Zürich. Vanligtvis innebär dagens strategi för kolbindning att pumpa det under jorden, där det är fångat i porösa akviferer. Eftersom Columbia-forskarnas tillvägagångssätt skulle lagra koldioxid i form av sten, skulle det eliminera chansen att koldioxiden skulle läcka ut, säger Mazzotti.
Forskarna fann att de naturliga peridotformationerna i Oman fångade koldioxid i ett nätverk av underjordiska ådror. Peridotite innehåller stora mängder olivin, ett mineral som består av magnesium, kisel och syre. När grundvattnet reagerar med olivinet blir vattnet rikt på löst magnesium och bikarbonat, varvid det senare effektivt ökar kolkoncentrationen i vattnet med cirka 10 gånger. När detta vatten sipprar djupare in i berget och slutar reagera med luften, faller magnesium, kol och syre ut ur lösningen och bildar magnesiumkarbonat, även kallat magnesit. Dolomit, som innehåller kalcium, magnesium, kol och syre, bildas också. När magnesit och dolomit bildas ökar de bergets totala volym med cirka 44 procent, vilket gör att sprickor uppstår i hela den, vilket skapar ett nätverk av sprickor så små som 50 mikrometer tvärs över. Detta öppnar upp berget och låter vatten tränga in längre. Det är lite som att sätta eld på en kolsöm, säger Peter Kelemen , professor i jord- och miljöstudier vid Columbia University. Du tar stenar som inte har exponerats för atmosfären och du oxiderar dem väldigt snabbt.
Forskarna beräknar att den naturliga processen kan påskyndas dramatiskt. Genom att använda tekniker som vanligtvis används av oljeindustrin för att öka oljeproduktionen kan berget sprickas ytterligare, vilket ökar ytan för reaktionerna. Koldioxid som fångats upp från kraftverk kunde sedan pumpas in i berget, där det skulle utlösa bildandet av karbonater. Uppvärmning av berget skulle öka reaktionshastigheten. Dessutom, eftersom reaktionerna själva genererar värme, kommer de att vara självförsörjande när de når en viss hastighet. Att initiera denna självuppehållande reaktion skulle kräva uppvärmning av berget till 185 °C, säger forskarna, vilket kan göras under processen för att spricka berget. De beräknar att i ett sådant system skulle en kubikkilometer berg lagra en miljard ton koldioxid per år.
Mineralkällor: Kalciumkarbonatsten som bildas som alkaliskt, kalciumrikt vatten sipprar från underjordiska källor i Oman.
Forskarna föreslår en kolbindningsstrategi som skulle eliminera behovet av att transportera koldioxid, liksom behovet av att värma upp berget. I detta scenario skulle de komma åt stenformationer i grunda havsvatten utanför Omans kust och på andra håll genom att borra i dem och spräcka berget med hjälp av befintliga oljeindustritekniker. Forskarna skulle borra två hål. Till en, skulle de pumpa kallt havsvatten. Bergtemperaturen ökar med djupet, så när vattnet pumpas in i hålen blir det varmare tills det når nästan 185 °C. Koldioxid naturligt löst i vattnet skulle då falla ut ur lösningen. Det varma vattnet skulle så småningom ta sig genom det spruckna berget till det andra borrade hålet, där det skulle stiga till ytan via konvektion. Detta havsvatten skulle snabbt absorbera mer koldioxid, eftersom grunt vatten och surf blandas väl med atmosfären. Eftersom atmosfären transporterar koldioxid över hela världen gratis, säger Kelemen, kan detta tillvägagångssätt, om det används i stor skala, användas för att sänka globala nivåer av koldioxid.
Detta scenario skulle begränsas av koncentrationen av koldioxid i havsvatten, så en kubikkilometer berg skulle bara binda omkring en miljon ton koldioxid per år. Men eftersom det inte skulle vara nödvändigt att transportera koldioxid eller betala för att värma berget, säger Kelemen, skulle det vara möjligt att arbeta med mycket större områden av berget och därigenom nå en takt på miljarder ton koldioxid per år.
Ur en konceptuell synvinkel är allt de säger vettigt, säger Mazzotti. Ändå kvarstår frågor om huruvida metoderna kommer att fungera i praktiken. Dels beror de självuppehållande reaktionerna på att magnesiumkarbonatet och andra fällningar fortsätter att spricka berget för att exponera mer av det. Forskarna har observerat att detta har hänt i geologin i Oman, men det är inte givet att det skulle fortsätta i de scenarier som de föreslår. Forskarnas koncept bör nu kompletteras med storskaliga tester, säger Mazzotti.