211service.com
Koolstofvangend gesteente
Chemische reacties die koolstofdioxide uit de atmosfeer halen en opslaan in de vorm van vast gesteente in geologische formaties, zouden elk jaar miljarden tonnen koolstofdioxide-uitstoot kunnen compenseren, volgens onderzoekers van Columbia University in New York. De wetenschappers zeggen dat onderzoek gedaan aan grote rotsformaties in Oman nieuwe manieren suggereert om de uitstoot van koolstofdioxide vast te leggen om de opwarming van de aarde te helpen verminderen.
Koolzuurhoudend gesteente: Een type gesteente dat rijk is aan magnesium, peridotiet genaamd, is doorspekt met aderen die magnesiumcarbonaat bevatten die ontstaan wanneer het gesteente in contact komt met koolstofdioxide uit de atmosfeer.
De onderzoekers hebben aangetoond dat rotsformaties, peridotiet genaamd, die in Oman en verschillende andere plaatsen over de hele wereld worden gevonden, waaronder Californië en Nieuw-Guinea, calciumcarbonaat en magnesiumcarbonaatgesteente produceren wanneer ze in contact komen met koolstofdioxide. De wetenschappers ontdekten dat dergelijke formaties in Oman van nature honderdduizenden tonnen koolstofdioxide per jaar vastleggen. Op basis van die bevindingen schrijven de onderzoekers in de huidige vroege editie van de Proceedings van de National Academy of Sciences , berekenen dat de koolstofvastleggingssnelheid in rotsformaties in Oman zou kunnen worden verhoogd tot miljarden tonnen per jaar - meer dan de koolstofemissies in de Verenigde Staten van kolencentrales, die oplopen tot 1,5 miljard ton per jaar.
De strategie van de Columbia-onderzoekers is aantrekkelijk vanwege het zeer grote potentieel om enorme hoeveelheden koolstofdioxide op te slaan, zegt Marco Mazzotti , het hoofd van het laboratorium voor scheidingsprocessen van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich. De huidige strategie voor koolstofvastlegging houdt doorgaans in dat het ondergronds wordt gepompt, waar het wordt vastgehouden in poreuze watervoerende lagen. Omdat de aanpak van de Columbia-onderzoekers koolstofdioxide zou opslaan in de vorm van gesteente, zou de kans dat de koolstofdioxide zou weglekken, worden geëlimineerd, zegt Mazzotti.
De onderzoekers ontdekten dat de natuurlijke peridotietformaties in Oman koolstofdioxide vasthielden in een netwerk van ondergrondse aderen. Peridotiet bevat grote hoeveelheden olivijn, een mineraal dat bestaat uit magnesium, silicium en zuurstof. Omdat grondwater reageert met het olivijn, wordt het water rijk aan opgelost magnesium en bicarbonaat, waarbij de laatste de koolstofconcentratie in het water effectief ongeveer 10 keer verhoogt. Naarmate dit water dieper in het gesteente sijpelt en niet meer met de lucht reageert, slaan magnesium, koolstof en zuurstof uit de oplossing neer en vormen magnesiumcarbonaat, ook wel magnesiet genoemd. Dolomiet, dat calcium, magnesium, koolstof en zuurstof bevat, vormt zich ook. Terwijl het magnesiet en dolomiet zich vormen, vergroten ze het totale volume van het gesteente met ongeveer 44 procent, waardoor er overal scheuren ontstaan, waardoor een netwerk van breuken ontstaat met een diameter van slechts 50 micrometer. Dit opent de rots en laat het water verder doordringen. Het is een beetje alsof je een kolenlaag in brand steekt, zegt Peter Kelemen , een professor in aard- en milieustudies aan de Columbia University. Je neemt stenen die niet zijn blootgesteld aan de atmosfeer, en je oxideert ze heel snel.
De onderzoekers berekenen dat het natuurlijke proces enorm kan worden versneld. Met behulp van technieken die gewoonlijk door de olie-industrie worden gebruikt om de olieproductie te verhogen, kon het gesteente verder worden gebroken, waardoor het oppervlak voor de reacties groter werd. Kooldioxide opgevangen uit elektriciteitscentrales zou vervolgens in de rots kunnen worden gepompt, waar het de vorming van carbonaten zou veroorzaken. Het verwarmen van de rots zou de snelheid van de reacties verhogen. Bovendien, omdat de reacties zelf warmte genereren, zullen ze, zodra ze een bepaald tempo bereiken, zichzelf in stand houden. Om deze zichzelf in stand houdende reactie te starten, zou het gesteente moeten worden verwarmd tot 185 ° C, zeggen de onderzoekers, wat zou kunnen worden gedaan tijdens het proces om het gesteente te breken. Ze berekenden dat in zo'n systeem één kubieke kilometer steen een miljard ton koolstofdioxide per jaar zou opslaan.
Minerale bronnen: Calciumcarbonaatgesteente dat zich vormt als alkalisch, calciumrijk water dat uit ondergrondse bronnen in Oman sijpelt.
De onderzoekers stellen een koolstofvastleggingsstrategie voor die de noodzaak om koolstofdioxide te transporteren, evenals de noodzaak om de rots op te warmen, zou elimineren. In dit scenario zouden ze toegang krijgen tot rotsformaties in ondiepe oceaanwateren voor de kust van Oman en elders door erin te boren en de rots te breken met behulp van bestaande olie-industrietechnieken. De onderzoekers zouden twee gaten boren. In één zouden ze koel zeewater pompen. De temperatuur van het gesteente neemt toe met de diepte, dus als het water in de gaten wordt gepompt, wordt het heter, tot het bijna 185 °C bereikt. Kooldioxide dat van nature in het water is opgelost, zou dan uit de oplossing neerslaan. Het hete water zou uiteindelijk zijn weg vinden door de gebroken rots naar het tweede geboorde gat, waar het via convectie naar de oppervlakte zou stijgen. Dit zeewater zou snel meer koolstofdioxide opnemen, aangezien ondiepe wateren en branding zich goed vermengen met de atmosfeer. Omdat de atmosfeer gratis koolstofdioxide over de hele wereld transporteert, zegt Kelemen, zou deze aanpak, als deze op grote schaal wordt toegepast, kunnen worden gebruikt om de wereldwijde niveaus van koolstofdioxide te verlagen.
Dit scenario zou worden beperkt door de concentratie van koolstofdioxide in zeewater, dus een kubieke kilometer steen zou slechts ongeveer een miljoen ton koolstofdioxide per jaar vastleggen. Maar aangezien het niet nodig zou zijn om koolstofdioxide te transporteren of te betalen om het gesteente te verwarmen, zegt Kelemen, zou het mogelijk zijn om met veel grotere rotsgebieden te werken en daardoor een snelheid van miljarden tonnen koolstofdioxide per jaar te bereiken.
Vanuit conceptueel oogpunt is alles wat ze zeggen logisch, zegt Mazzotti. Toch blijven er vragen over of de methoden in de praktijk zullen werken. Om te beginnen zijn de zichzelf in stand houdende reacties afhankelijk van het magnesiumcarbonaat en andere precipitaten die het gesteente blijven breken om er meer van bloot te leggen. De onderzoekers hebben geconstateerd dat dit is gebeurd in de geologie in Oman, maar het is geen gegeven dat het zou doorgaan in de scenario's die zij voorstellen. De concepten van de onderzoekers moeten nu worden aangevuld met grootschalige tests, zegt Mazzotti.