Нам серйозно потрібно зробити щось щодо викидів CO2. Крім переходу на поновлювані джерела енергії та підвищення енергоефективності, нам потрібно почати відкладати частину CO2 до того, як він потрапить в атмосферу. Можливо, вплив кліматичних змін, спричинених людиною, буде настільки серйозним, що нам, можливо, доведеться навіть захопити CO2 з повітря і перетворити його на корисні продукти, такі як пластикові матеріали, або поставити його в безпечне місце.

Група вчених з кількох європейських країн та США, включаючи мене, зустрілися в середині, в Ісландії, щоб зрозуміти, як CO2 можна безпечно відкласти в землю. Нещодавно опубліковане дослідження, ми продемонстрували, що через два роки після введення CO2 під землею на нашому пілотному полігоні в Ісландії майже все це було перетворено на корисні копалини.

Мінералізація

Ісландія - дуже зелена країна; майже вся його електроенергія надходить з поновлюваних джерел, у тому числі геотермальна енергія. Гаряча вода з гірських порід під поверхнею перетворюється в пар, який рухає турбіну виробляти електроенергію. Однак геотермальні електростанції там викидають CO2 (набагато менше, ніж порівнянна електростанція, що працює на вугіллі), оскільки гаряча пара з глибоких свердловин, що працюють в турбінах, також містить CO2, а іноді і сірководень (H2S). Ці гази зазвичай просто потрапляють у повітря.

Чи є інше місце, куди ми могли б поставити ці гази?

Звичайні поглинання вуглецю відкладає CO2 у глибокі сольові водоносні горизонти або у виснажені резервуари нафти та природного газу. CO2 нагнітається під дуже високим тиском у ці утворення, і, оскільки вони утримують гази та рідини вже понад мільйони років на місці, ймовірність витоку CO2 незначна, як багато Дослідження показали.

У такому місці, як Ісландія, коли її щоденні землетруси тріскають вулканічні скелі (базальти), такий підхід не працює. CO2 може пузиритися через тріщини і витікати назад в атмосферу.

Однак базальт також має велику перевагу: він реагує на CO2 і перетворює його в карбонатні мінерали. Ці карбонати утворюються природним шляхом і їх можна зустріти як білі плями в базальті. Реакції також були продемонстровані в лабораторних експериментах.

Розчинення CO2 у воді

Для першого випробування ми використовували чистий CO2 і перекачували його через трубу в існуючу свердловину, яка пропускала водоносний горизонт, що містить прісну воду, приблизно на глибині футів 1,700. Через півроку ми вводили суміш CO2 і сірководню, що потрапляли з турбін електростанції. Через окрему трубу ми також закачували воду в колодязь.

У свердловині ми випустили CO2 через шрегер - пристрій для введення газів у рідини, подібні до міхурного каменю в акваріумі - у воду. CO2 повністю розчинився за пару хвилин у воді через високий тиск на глибині. Потім ця суміш потрапила у водоносний горизонт.

Ми також додали невеликі кількості тракерів (гази та розчинені речовини), які дозволяють нам відрізняти воду, що вводиться та CO2, від того, що вже є у водоносному горизонті. Потім розчинений у воді CO2 був захоплений повільно потоками грунтових вод.

Нижче за течією ми встановили моніторингові свердловини, які дозволяли нам збирати зразки, щоб з’ясувати, що сталося з CO2. Спочатку ми побачили, як деякі CO2 і слідовики проходять через. Через кілька місяців, але сліди продовжували надходити, але дуже мало ін'єкційного CO2 виявилося.

Куди це йшло? Наш насос в моніторі добре періодично переставав працювати, і коли ми вивели його на поверхню, ми помітили, що він покритий білими кристалами. Ми проаналізували кристали і виявили, що вони містять деякі додані нами сліди, і, найкраще, виявилися, в основному, карбонатні мінерали! Ми перетворили CO2 на скелі.

Розчинений у воді CO2 реагував з базальтом у водоносному шарі, і понад 95 відсотків CO2 випадало в осад як тверді карбонатні мінерали - і все це відбулося набагато швидше, ніж передбачалося, менш ніж за два роки.

Це найбезпечніший спосіб позбавити CO2. Розчиняючи його у воді, ми вже не допускаємо викиду CO2 газу на поверхню через тріщини в скелях. Нарешті, ми перетворюємо його в камінь, який не може рухатися чи розчинятися в природних умовах.

Одним із недоліків такого підходу є те, що воду потрібно вводити разом із CO2. Однак через дуже швидке видалення CO2 з води в мінеральній формі цю воду можна було відкачати назад із землі вниз за течією та повторно використати на місці введення.

Чи буде це працювати в іншому місці?

Наше було маломасштабним пілотним дослідженням, і питання полягає в тому, чи продовжуватимуться ці реакції в майбутнє, або пори та тріщини підповерхневого базальтового каменю згодом засмітяться і більше не зможуть перетворити CO2 у карбонат.

Наша Ісландія геотермальна електростанція збільшила кількість газу, що вводиться в кілька разів за роки, коли наш експеримент розпочався, використовуючи інше місцеположення. Засобів ще не було, і планується незабаром ввести майже всі відходи газів у базальт. Цей процес також запобіжить потраплянню в атмосферу токсичного та агресивного сірководню, який в даний час ще можна виявити на низьких рівнях поблизу електростанції через характерний гнилий яєчний запах.

Самі реактивні породи, виявлені в Ісландії, є досить поширеними на Землі; близько 10 відсотків материків і майже всіх океанських днів складаються з базальту. Іншими словами, ця технологія не обмежується викидами від геотермальних електростанцій, але також може бути використана для інших джерел CO2, таких як електростанції з викопним паливом.

Комерційну життєздатність цього процесу ще потрібно встановити в різних місцях. Мінералізація вуглецю додає витрат на експлуатацію електростанції, тому це, як і будь-яка форма захоплення вуглецю, потребує економічного стимулу, щоб зробити його можливим.

Люди люблять жити біля узбережжя, і багато електростанцій побудовано біля своїх клієнтів. Можливо, ця технологія може бути використана для зменшення викидів CO2 у прибережних районах сусідніх морських базальтових утворень. Звичайно, не було б дефіциту води для спільної ін'єкції CO2.

Якщо ми змушені в майбутньому знизити рівень атмосферного CO2, оскільки ми недооцінюємо згубний вплив кліматичних змін, ми могли б використовувати пристрої, що працюють на вітрі або на сонячній енергії на океанській платформі, щоб захопити CO2 з повітря, а потім ввести CO2 у базальтові утворення під ним.

Мінералізація вуглецю, як показано в Ісландії, може стати частиною вирішення нашої проблеми з викидами вуглецю.

про автора

Мартін Стюте, професор екологічних наук Колумбійського університету. Тема дослідження дисертації в університеті Гейдельберга була зосереджена на нових методах відстеження для вивчення динаміки потоку ґрунтових вод та використання ґрунтових вод як архіву палеоклімату.

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at

Дякуємо за відвідування InnerSelf.com, де є 20,000 + статті, що змінюють життя, пропагуючи «Нові погляди та нові можливості». Усі статті перекладено на 30+ мов. Підписуватися для журналу InnerSelf, що виходить щотижня, та щоденного натхнення Марі Т. Рассел. Журнал InnerSelf видається з 1985 року.