Asbest kan een krachtig wapen zijn tegen klimaatverandering (je leest het goed)

Een asbestmijn met luiken op de San Benito-berg, in de buurt van Coalinga, Californië. Roger Aines, Lawrence Livermore National Lab

Op een brandende dag in augustus zwaaide Caleb Woodall zijn schop als een speer en stak hem in de verharde korst van een met asbest gevulde kuil in de buurt van Coalinga, Californië.

Woodall, een afgestudeerde student aan het Worcester Polytechnic Institute in Massachusetts, was monsters aan het graven uit een asbestmijn die sinds 1980 is gesloten, een Superfund-site op de hoogste top in de Diablo Range van de staat. Hij haalde kilo's van het materiaal uit verschillende locaties in de San Benito-berg, schepte ze in Ziploc-zakken en stuurde ze naar een paar laboratoria voor analyse.

Hij en zijn collega's proberen de samenstelling en structuur van de materialen die uit de putten worden gehaald te bepalen en twee kritische vragen te beantwoorden: hoeveel koolstofdioxide bevatten ze - en hoeveel meer zouden ze kunnen opslaan?

Het enorme oppervlak van bepaalde soorten vezelasbest, een klasse van kankerverwekkende verbindingen die ooit veel werden gebruikt in hittebestendige bouwmaterialen, maakt ze bijzonder goed in het vasthouden van de kooldioxidemoleculen die zijn opgelost in regenwater of die door de lucht zweven.

Dat omvat de meest voorkomende vorm van asbest, chrysotiel , een kronkelig mineraal dat door de hele berg is geregen (slang is de staatsrots van Californië). De reactie met koolstofdioxide produceert voornamelijk magnesiumcarbonaatmineralen zoals magnesiet, een stabiel materiaal dat het broeikasgas millennia lang zou kunnen opsluiten.

Woodall en zijn adviseur Jennifer Wilcox, een onderzoeker op het gebied van koolstofverwijdering , behoren tot een groeiend aantal wetenschappers die manieren onderzoeken om deze anders trage reacties te versnellen in de hoop mijnafval te gebruiken om de klimaatverandering te bestrijden. Het is een handige truc om koolstof vast te leggen die ook kan werken met de calcium- en magnesiumrijke bijproducten van de winning van nikkel, koper, diamant en platina.

De eerste hoop is om de ruime koolstofemissies van de mijnbouw zelf te compenseren met behulp van deze mineralen die al in het proces zijn gewonnen. Maar de echte hoop is dat dit vroege werk hen in staat stelt om erachter te komen hoe ze op een effectieve en betaalbare manier mineralen kunnen opgraven, mogelijk inclusief asbest, specifiek met het doel enorme hoeveelheden broeikasgas uit de atmosfeer te halen.

Het koolstofvrij maken van mijnen in het komende decennium helpt ons alleen maar om vertrouwen en knowhow op te bouwen om daadwerkelijk mijnen te ontginnen met het oog op negatieve emissies, zegt Gregory Dipple, een professor aan de Universiteit van British Columbia en een van de de toonaangevende onderzoekers in dit opkomende veld .

Een zeer langzame cyclus versnellen

Het klimaatpanel van de VN gevonden dat elk scenario dat de planeet niet met meer dan 1,5 C opwarmt, de uitstoot tegen het midden van de eeuw bijna zal elimineren, evenals 100 miljard tot 1 biljoen metrische ton koolstofdioxide uit de lucht deze eeuw. Om de opwarming onder de 2˚ C te houden, zou het nodig kunnen zijn om tegen 2050 10 miljard ton per jaar en tegen 2100 jaarlijks 20 miljard ton weg te zuigen. een studie van de National Academies gevonden .

Dat is zo'n gigantische hoeveelheid dat we vrijwel zeker verschillende methoden zullen moeten gebruiken om ergens dichtbij te komen, waaronder het planten van bomen en het verhogen van de koolstofopname in landbouwbodems. De bijzondere belofte van het gebruik van mineralen om koolstofdioxide naar beneden te halen, is dat het op grote schaal kan worden gedaan - en het effectief voor altijd zou opslaan.

Caleb Woodall deponeert asbestmonsters in een ritssluitingszak voor latere analyse.

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAAL LAB

Mineralisatie is al het belangrijkste mechanisme dat de natuur gebruikt in de zogenaamde langzame koolstofcyclus. De koolstofdioxide in regenwater lost basisgesteenten op en produceert magnesium, calcium en andere verbindingen die in de oceanen terechtkomen. Daar zet het zeeleven de materialen om in schelpen en skeletten die uiteindelijk veranderen in kalksteen en andere gesteenten.

Er zijn meer dan genoeg mineralen om alle koolstofdioxide die we ooit hebben uitgestoten vast te leggen en meer. Het probleem is dat de overgrote meerderheid opgesloten zit in vast gesteente dat niet in contact komt met het broeikasgas. Zelfs als ze worden blootgesteld aan uitstulpingen van rotsen, duurt het lang voordat deze reacties optreden.

Maar een verscheidenheid aan interventies kan de natuurlijke langzame koolstofcyclus transformeren in een snellere. Die omvatten fysieke processen zoals het eenvoudigweg opgraven van de materialen, ze vermalen tot fijnere deeltjes en ze in dunne lagen verspreiden, waardoor het reactieve oppervlak dat wordt blootgesteld aan koolstofdioxide toeneemt. Er zijn ook manieren om de chemische reacties te versnellen door warmte of verbindingen zoals zuren toe te voegen.

Dit is de gigantische, onbenutte kans die enorme hoeveelheden CO2 zou kunnen verwijderen, zegt Roger Aines, hoofd van het Carbon Initiative bij het Lawrence Livermore National Lab, die Woodall vergezelde op de excursie in Californië.

Het juiste recept

Dipple onderzoekt verschillende manieren om dit te doen.

In een proefproject vorig jaar, gefinancierd door het diamantbedrijf De Beers en Natural Resources Canada, gebruikten hij en zijn collega's residuen van een mijn in de Canadese Northwest Territories om kooldioxide te vangen dat vrijkwam uit een tank. Het punt was om de mogelijkheid te evalueren om mineralen te gebruiken om het gas uit de rookstroom van een elektriciteitscentrale op te vangen en op te slaan.

Het team voert nu een veldproef uit voor een voorgestelde nikkelfabriek in British Columbia. Ze hebben residuen van proefboringen in diverse containers geplaatst en meten de reactiesnelheden die het gevolg zijn van het gebruik van verschillende chemische additieven en processen onder verschillende weersomstandigheden. Maar ze verwachten dat door simpelweg water toe te voegen en de materialen effectief te bewerken, koolstofdioxide snel uit de lucht wordt verwijderd en een stevig blok wordt gevormd dat kan worden begraven.

Omdat de voorgestelde operatie voornamelijk op waterkracht zou draaien, schatten ze dat het gebruik van slechts 30% van de meest reactieve residuen van de mijnen de operatie CO2-neutraal zou maken. Het gebruik van ongeveer 50% zou het koolstofnegatief maken.

Maar niet alle mijnafval is gelijk gemaakt. In een afzonderlijk project voeren Wilcox en Woodall veldwerk uit in een platina-, palladium- en nikkelmijn in Montana, in de hoop manieren te ontwikkelen om koolstofopnamereacties te versnellen met minder dan ideale bijproducten. De belangrijkste mineralen in de residuen daar zijn plagioklaas veldspaat, die magnesium en calcium in een strakke chemische structuur vasthouden, waardoor ze minder reactief zijn dan andere soorten mijnafval.

Terug in het laboratorium testen ze of het toepassen van warmte en het toevoegen van ammoniumzouten en bepaalde zwakke zuren de bindingen kunnen afbreken, waardoor er meer calcium en magnesium vrijkomt om koolstofdioxide vast te houden.

Als we een recept kunnen bedenken voor al deze verschillende residuen, kunnen de kansen exploderen, zegt Wilcox.

Volgende stappen

Woodall onderzoekt asbestlocaties omdat hij hoopt er een te vinden die goed zou kunnen werken voor een volgende veldproef om manieren te evalueren om de koolstofopname te versnellen.

De benaderingen kunnen zijn: het materiaal uitspreiden om het reactieve oppervlak te vergroten, ventilatoren laten draaien die de hoeveelheid lucht die over het asbest stroomt vergroten, of rechtstreeks geconcentreerde kooldioxide in de minerale putten injecteren.

Na verloop van tijd zouden deze processen een mengsel moeten vormen van losjes gebonden gesteente en vuil, voornamelijk bestaande uit magnesiumcarbonaten, bicarbonaat en calciumcarbonaat, die gewoon op hun plaats kunnen blijven, zegt Aines. Het omzetten van het asbest zou ook helpen om deze gebieden op te ruimen.

Maar is het veilig om lucht rond asbest te blazen? En zouden dergelijke inspanningen deze giftige sites volledig herstellen?

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAAL LAB

Gezien de gezondheidsrisico's van asbest, waar - en zelfs of - eventuele latere werkzaamheden plaatsvinden, hangt af van de besluiten van wetenschappelijke toezichtsraden en regelgevende functionarissen.

Het is mogelijk dat er tijdens het werk wat asbest achterblijft of verspreid wordt, zegt Aines. Dat zijn enkele van de belangrijkste vragen die moeten worden getest, voegt hij eraan toe.

Het is ook waarom het belangrijk is om dergelijk werk op een beperkte locatie te doen, en waarom bij elk onderzoek of daaropvolgende grootschalige inspanningen de duidelijke regels en processen voor het werken met deze materialen moeten worden gevolgd. Woodall benadrukt dat ze alle nodige voorzorgsmaatregelen zouden nemen, waaronder het besproeien van de materialen met water om te voorkomen dat asbest ronddrijft, en het gebruik van sensoren om de blootstellingsniveaus te bewaken.

Komende uitdagingen

Uiteindelijk zullen mijnafval alleen niet ver komen.

Woodall schat dat één asbestlocatie in Vermont, met ongeveer 30 miljoen ton afval, maar liefst 12 miljoen ton koolstofdioxide zou kunnen opvangen. Volgens de National Academies-studie produceren mijnen wereldwijd voldoende minerale bijproducten om bijna 40 miljoen ton koolstofdioxide per jaar af te vangen.

Maar dat alles is slechts een kleine fractie van de miljarden tonnen koolstofdioxide die moeten worden afgevangen om de klimaatverandering op een zinvolle manier aan te pakken. Dus om in de buurt van de benodigde schaal te komen, moet meer van de mineralen worden opgegraven.

Woodall en Aines zeggen allebei dat dit asbest kan bevatten, gezien hoe reactief het is, als veldproeven aantonen dat het proces effectief en veilig is.

Maar dat idee zal zeker tot ernstige bezorgdheid leiden, gezien de gezondheidsrisico's van asbest. En er zijn tal van andere minerale opties, ook al zijn ze niet zo ideaal.

Andere onderzoeksgroepen en non-profitorganisaties zijn al op zoek naar manieren om extra mineralen aan het werk te zetten zodra ze zijn gewonnen, waaronder: het verspreiden van vermalen olivijn langs stranden of basaltstof op landbouwgrond strooien om kooldioxide te absorberen en gewassen te helpen bemesten.

Het delven van materialen op een veel grotere schaal zal echter met een aantal uitdagingen worden geconfronteerd. Mijnbouw zelf is destructief voor het milieu. Alle energie die nodig is om de mineralen te extraheren, malen, distribueren en verwerken, zal opgaan in eventuele emissiereducties. En er kunnen ernstige beperkingen zijn aan het beschikbare land, vooral omdat het jaren kan duren voordat de meeste mineralen reageren met koolstofdioxide.

Om bijvoorbeeld 2,5 miljard ton CO2 per jaar te verwijderen met magnesiumoxide, zou een laag van 10 centimeter dik (bijna 4 inch) nodig zijn die ongeveer 15.000 vierkante kilometer (bijna 5.800 vierkante mijl) beslaat. een Nature Communications-paper in juli . Dat komt overeen met iets meer dan 5% van Nevada.

Maar het grootste struikelblok zijn de kosten. Wilcox zegt dat het meer dan $ 200 per ton all-in kan draaien, wat veel duurder is dan het planten van bomen.

Het is mogelijk dat sommige materialen in commerciële producten terechtkomen, zoals de toeslagstoffen in beton, om de kosten te dekken. Een zekere mate van vrijwillige koolstofcompensatie, waarbij mensen of bedrijven betalen om hun eigen uitstoot in evenwicht te brengen, zou ook kunnen helpen. Maar om de schaal van miljarden tonnen te bereiken, denken de meeste waarnemers, zal een agressief overheidsbeleid nodig zijn dat hoge prijzen oplegt aan koolstofvervuiling of genereuze prikkels creëert om het te verwijderen.

zich verstoppen