CO2 uzglabāšana, pārakmeņojoties?

Siltumnīcefekta gāze, kas izšķīdināta ūdenī, ar pārsteidzošu ātrumu pārvēršas par karbonāta iežu bazaltā

Poraini bazalta ieži darbojas kā katalizators CO2 mineralizācijai par karbonātu. © Kevins Krajiks / Lamont-Doherty Zemes observatorija
lasīt skaļi

Petrificēšana, nevis atbrīvošana: Siltumnīcefekta gāzu oglekļa dioksīdu (CO2) nākotnē varētu drošāk uzglabāt pazemē - izšķīdinot to ūdenī un iesūknējot porainos bazalta iežos. Kā liecina izmēģinājuma pārbaude uz Islandi, CO2 pārsteidzoši ātri reaģē ar mikroelementiem un kļūst par cietu karbonāta iežu. Tādējādi mineralizēts CO2 tiek neatgriezeniski izņemts no aprites, kā ziņo pētnieki žurnālā “Science”.

Ņemot vērā šaubīgo progresu globālajā klimata aizsardzībā, arvien vairāk pētnieku aizbildinās ar siltumnīcefekta gāzu CO2 saglabāšanu un uzglabāšanu, izmantojot tehniskos risinājumus. Piemēram, oglekļa uztveršanā un uzglabāšanā (CCS) CO2 tiek atdalīts no izplūdes gāzēm vai gaisa un pēc tam iesūknēts izlietotās gāzes vai naftas rezervuāros vai citās pazemes dobumos.

Mineralizācija, nevis gāzes uzglabāšana?

Cik drošs ir šāds pazemes gāzes krājums, tomēr nav skaidrs. Kaut arī dažos pētījumos tika atrasti noplūdes, plaisas un pat zemestrīces, citi izmēģinājumu testi neradīja augstu drošības risku.

Tomēr tagad Juergs Matters no Sauthemptonas universitātes un viņa kolēģi ir atraduši alternatīvu CO2 uzglabāšanai kā gāzei: pārvēršot to klintī. Jau sen ir zināms, ka ūdenī izšķīdināts CO2 var kļūt karbonāts silikāta ieža klātbūtnē - par to liecina biezu karbonātu slāņu nogulsnes pamatnē. Šo mineralizāciju veicina atbrīvošanās no akmeņu mikroelementiem, piemēram, kalcija, magnija un dzelzs.

Vulkāniskais iezis kā izmēģinājumu lauks

Nozveja bija laiks: Saskaņā ar vispārpieņemtu pieņēmumu, CO2 mineralizācija karbonātos notiek simtiem līdz tūkstošiem gadu - un līdz šim ir pārāk ilgs, lai to varētu izmantot kā ģeotehnisko klimata aizsardzības metodi. Tomēr izmēģinājuma projekts, kas tika uzsākts 2012. gadā Reikjavīkas Enerģētikas Hellisheidi ģeotermiskajā elektrostacijā Islandē, tagad parāda, ka CO2 gāzes pārvēršana klintīs var būt daudz ātrāka. displejs

CO2 ievadīšana zemē izmēģinājuma testa laikā Hellisheidi ģeotermālajā rūpnīcā Islandē. Ur Sigurdur Gislason

Eksperimentam pētnieki iepludināja 250 tonnas CO2 gāzes 400–800 metru dziļumā pamatnes bazalta iežos. Iepriekš viņi bija marķējuši CO2 ar radioaktīvu C-14 oglekli un kā marķieri pievienojuši ūdens higroskopisko sulfīdu. Turpmāko mēnešu laikā zinātnieki veica ūdens ņemšanu no astoņām blakus esošajām akām un noteica, cik liela daļa sūknētās gāzes tur joprojām cirkulēja.

Baltas vēnas bazaltā

Rezultāts: tikai pēc vairākiem mēnešiem CO2 rādītāji ūdens paraugos ievērojami samazinājās. Sastāvs parādīja, ka siltumnīcefekta gāzei jābūt mineralizētai pazemē. "Mūsu rezultāti liecina, ka no 95 līdz 98 procentiem ievadītā oglekļa dioksīda ir mineralizēti mazāk nekā divu gadu laikā - tas ir pārsteidzoši ātri, " saka Matter.

Baltā karbonāta vēnas šajā bazalta kodolā pierāda, ka izšķīdinātais CO2 ir mineralizēts. Annette K. Mortensen

Papildu pierādījumus par CO2 pārvēršanu karbonātā sniedza, urbjot dzīslas no zemzemes iežiem: poraino bazaltu no dziļuma šķērsoja neskaitāmas baltas karbonāta iežu serdes. Zinātniekiem ir aizdomas, ka CO2 bagātais ūdens bazalta smalkajos kanālos ir praktiski iesprostots un tādējādi ātrāk uzkrājas kopā ar mineralizācijai nepieciešamajiem mikroelementiem.

Droša alternatīva gāzes uzglabāšanai

Pēc pētnieku domām, izmēģinājuma tests pierāda, ka CO2 gāzi var pārveidot par karbonātiem, kas ir saražoti, un tāpēc šiksu šūpojas ātrāk, nekā gaidīts. "Tas nozīmē, ka mēs varam iesūknēt zemē lielu daudzumu CO2 un ļoti ilgi tur droši glabāt, " saka Kolumbijas universitātes līdzautors Martins Stute. Pretstatā CO2 uzglabāšanai kā gāzei šī metode nerada noplūdes un gāzes noplūdes risku.

"Tāpēc mūsu jaunizveidoto metodi varētu izmantot ilgtspējīgai un videi draudzīgai CO2 izmešu uzglabāšanai, " saka Matters. To varētu izmantot jebkur, kur zemē ir bazalts, un tas tā ir daudzos vulkāniskajos un agrāk vulkāniskajos zemes apgabalos. "Bazalts ir viens no visizplatītākajiem iežiem uz zemes, " saka Matters.

Noderīgi it īpaši piekrastē

Tomēr, lai mineralizācija notiktu, CO2 gāze ir jāizšķīdina ūdenī - tas prasa apmēram 25 tonnas ūdens uz katru tonnu CO2, kā skaidro pētnieki. Tāpēc šāda veida CO2 uzglabāšana būtu īpaši piemērota piekrastē, kur ir daudz jūras ūdens. Lētākais - pat finansiāli - tas būtu jebkur, kur jau tagad Islande ir ģeotermiskie augi.

"Mums kaut kas jādara, lai palielinātu CO2 izmešus, " saka Matters. “Un, izmantojot šo metodi, mums ir galīgā pastāvīgā glabāšana - mēs vienkārši liekam tai atkal uzkāpt.” Viņš un viņa kolēģi jau ir sākuši nākamo eksperimentu posmu Islandes Hellisheidi spēkstacijā: Kopš 2014. gada katru gadu tur tiek nogulsnētas 5000 tonnas CO2 un glabātas sūknēja bazaltu. (Zinātne, 2016; doi: 10.1126 / science.aad8132)

(Sauthemptonas Universitāte / Kolumbijas universitātes Zemes institūts, 10.06.2016. - NPO)