Поворот CO2 в камень

Испытательный участок в Исландии, где газы с геотермальной электростанции перекачиваются под землю и превращаются в минералы, реагируя с базальтовым камнем. Juerg Matter, автор предоставил

Мы серьезно должны сделать что-то о выбросах CO2. Помимо перехода на возобновляемые источники энергии и повышения энергоэффективности, мы должны начать сдавать некоторые из CO2, прежде чем они достигнут атмосферы. Возможно, последствия антропогенного изменения климата будут настолько серьезными, что нам даже придется захватывать CO2 с воздуха и превращать их в полезные продукты, такие как пластмассы или помещать их в безопасное место.

Группа ученых из нескольких европейских стран и Соединенных Штатов, включая меня, встретилась посередине в Исландии, чтобы выяснить, как CO2 можно безопасно убрать - в земле. В последнее время опубликованное исследование, мы продемонстрировали, что через два года после инъекции CO2 на нашем экспериментальном испытательном полигоне в Исландии почти все это было превращено в минералы.

минерализация

Исландия - очень зеленая страна; почти вся его энергия поступает из возобновляемых источников, включая геотермальной энергии, Горячая вода из горных пород под поверхностью преобразуется в пар, который приводит в движение турбину до генерировать электричество, Однако геотермальные электростанции там выделяют CO2 (намного меньше, чем аналогичная угольная электростанция), поскольку горячий пар из глубоких скважин, в которых работают турбины, также содержит CO2, а иногда и сероводород (H2S). Эти газы обычно просто выпускаются в воздух.

Есть ли другое место, куда мы могли бы поместить эти газы?

Обычный улавливание углерода отложения CO2 в глубокие соленые водоносные горизонты или в истощенные нефтяные и газовые резервуары. CO2 закачивается под очень высоким давлением в эти образования и, поскольку они содержат газы и жидкости уже более миллиона лет, вероятность утечки CO2 является незначительной, так как многие Исследования были показаны.

В таком месте, как Исландия с ее ежедневными землетрясениями, растрескивающими вулканические породы (базальты), такой подход не сработает. CO2 может пузыриться через трещины и течь обратно в атмосферу.

Однако базальт также имеет большое преимущество: он реагирует с CO2 и превращает его в карбонатные минералы. Эти карбонаты образуются естественным образом и могут быть найдены как белые пятна в базальте. Реакции также были продемонстрированы в лабораторных экспериментах.


Получите последние новости от InnerSelf


Растворение CO2 в воде

Для первого испытания мы использовали чистый CO2 и закачивали его через трубу в существующую скважину, которая использовала водоносный горизонт, содержащий пресную воду, примерно на глубине 1,700 футов. Шесть месяцев спустя мы ввели смесь CO2 и сероводорода, подаваемого в турбины электростанции. Через отдельную трубу мы также закачивали воду в колодец.

В колодце мы выпустили CO2 через барботер - устройство для ввода газов в жидкости, похожие на пузырьковый камень в аквариуме, в воду. CO2 полностью растворяется в течение пары минут в воде из-за высокого давления на глубине. Затем эта смесь попала в водоносный горизонт.

Мы также добавили крошечные количества индикаторов (газы и растворенные вещества), которые позволяют нам отличать введенную воду и CO2 от того, что уже находится в водоносном горизонте. CO2, растворенный в воде, затем уносился медленно текущими грунтовыми водами.

В нисходящем потоке мы установили контрольные колодцы, которые позволили нам собрать образцы, чтобы выяснить, что произошло с CO2. Сначала мы увидели, что некоторые из CO2 и трассировщики проходят. Спустя несколько месяцев, несмотря на то, что индикаторы продолжали поступать, но очень мало было введенного CO2.

Где это было? Наш насос в контрольной скважине переставал работать периодически, и когда мы вывели его на поверхность, мы заметили, что он покрыт белыми кристаллами. Мы проанализировали кристаллы и обнаружили, что они содержат некоторые из используемых нами индикаторов, и, самое главное, они оказались в основном карбонатными минералами! Мы превратили CO2 в скалы.

CO2, растворенный в воде, реагировал с базальтом в водоносном горизонте, и более 95 процентов CO2 осаждались как твердые карбонатные минералы - и все это происходило намного быстрее, чем ожидалось, менее чем за два года.

co2 к камню 6 12Это самый безопасный способ удалить CO2. Растворяя его в воде, мы уже предотвращаем выброс газа CO2 на поверхность через трещины в горных породах. Наконец, мы превращаем его в камень, который не может двигаться или растворяться в естественных условиях.

Одна из недостатков этого подхода заключается в том, что воду необходимо вводить вместе с CO2. Однако из-за очень быстрого удаления CO2 из воды в минеральной форме эта вода может быть откачана из земли вниз по течению и повторно использована в месте инъекции.

Будет ли он работать в другом месте?

Мы были небольшим пилотным исследованием, и вопрос заключается в том, будут ли эти реакции продолжаться в будущем или поры, а трещины в подземном базальтовом камне в конечном итоге засорятся и больше не смогут конвертировать CO2 в карбонат.

Наша Исландия геотермальная электростанция увеличил количество газа, впрыскиваемого несколько раз за годы, прошедшие с того момента, как наш эксперимент был запущен в другом соседнем месте. До сих пор не было обнаружено засорений, и план заключается в том, чтобы скоро влить почти все отработанные газы в базальт. Этот процесс также предотвратит попадание сероводорода из токсичного и коррозионного газа в атмосферу, который в настоящее время все еще может быть обнаружен на низких уровнях вблизи электростанции из-за его характерного гнилого запаха яиц.

Очень реактивные породы, найденные в Исландии, довольно распространены на Земле; около 10 процентов континентов, и почти все океанские этажи сделаны из базальта. Другими словами, эта технология не ограничивается выбросами от геотермальных электростанций, но может также использоваться для других источников CO2, таких как электростанции на ископаемом топливе.

Коммерческая жизнеспособность процесса еще должна быть установлена ​​в разных местах. Углеродистая минерализация добавляет затраты на эксплуатацию электростанции, поэтому это, как и любая форма связывания углерода, нуждается в экономическом стимуле, чтобы сделать это возможным.

Людям нравится жить вблизи побережий, и многие электростанции были построены рядом с их клиентами. Возможно, эта технология может быть использована для удаления выбросов CO2 в прибрежных районах в близлежащих прибрежных базальтовых формациях. Разумеется, не будет недостатка в воде для совместного введения с CO2.

Если в будущем мы вынуждены снизить уровни CO2 в атмосфере, потому что мы недооцениваем разрушительные последствия изменения климата, мы могли бы использовать на океанской платформе приборы, работающие на ветре или на солнечной энергии, чтобы захватить CO2 с воздуха, а затем ввести CO2 в базальтовые образования под.

Углеродистая минерализация, как показано в Исландии, может быть частью решения нашей проблемы с углеродом.

БеседаОб авторе

ласковый мартинМартин Штут, профессор экологии, Колумбийский университет. Тема диссертации в Гейдельбергском университете сосредоточена на новых методах трассировки для изучения динамики потока подземных вод и использования подземных вод в качестве архива палеоклимата.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = 1465433643; maxresults = 1}
{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = 1250062187; maxresults = 1}
{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = 1451697392; maxresults = 1}

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ