Vi er alvorligt nødt til at gøre noget ved CO2-emissioner. Ud over at skifte til vedvarende energikilder og øge energieffektiviteten, er vi nødt til at begynde at fjerne noget af CO2, før det når atmosfæren. Måske vil virkningerne af mennesker-inducerede klimaændringer være så alvorlige, at vi måske endda bliver nødt til at fange CO2 fra luften og omdanne det til nyttige produkter, såsom plastmaterialer eller sætte det et sted sikkert.

En gruppe forskere fra flere europæiske lande og De Forenede Stater, herunder mig selv, mødtes i midten på Island for at finde ud af, hvordan CO2 kunne placeres sikkert - i jorden. I en for nylig offentliggjort undersøgelse, demonstrerede vi, at to år efter injektion af CO2 under jorden på vores pilotteststed i Island, er næsten det hele blevet omdannet til mineraler.

mineralisering

Island er et meget grønt land; næsten al dens elektricitet kommer fra vedvarende kilder inklusive geotermisk energi. Varmt vand fra klipper under overfladen omdannes til damp, som driver en turbin til generere elektricitet. Geotermiske kraftværker der udsender imidlertid CO2 (langt mindre end et sammenligneligt kulfyret kraftværk), fordi den varme damp fra dybe brønde, der driver turbinerne, også indeholder CO2 og undertiden hydrogensulfid (H2S). Disse gasser frigøres som regel bare i luften.

Er der et andet sted, hvor vi kan lægge disse gasser?

Konventionel kulstofsekventering aflejrer CO2 i dybe saltvand, eller i udtømmede olie- og naturgasbeholdere. CO2 pumpes under meget højt tryk ind i disse formationer, og da de holdt gasser og væsker allerede over millioner af år på plads, er sandsynligheden for, at CO2 lækker ud, mindre end mange undersøgelser har vist.

På et sted som Island med sine daglige jordskælv, der knækker de vulkanske klipper (basalter), ville denne tilgang ikke fungere. CO2 kunne boble op gennem revner og lække tilbage i atmosfæren.

Basalt har imidlertid også en stor fordel: den reagerer med CO2 og omdanner den til carbonatmineraler. Disse carbonater dannes naturligt og kan findes som hvide pletter i basalt. Reaktionerne er også blevet demonstreret i laboratorieeksperimenter.

Opløs CO2 i vand

Til den første test brugte vi rent CO2 og pumpede det gennem et rør i en eksisterende brønd, der bankede på en akvifer indeholdende frisk vand på cirka 1,700 fod dybde. Seks måneder senere injicerede vi en blanding af CO2 og hydrogensulfid ledt ind fra turbinerne i kraftværket. Gennem et separat rør pumpede vi også vand ind i brønden.

I brønden frigav vi CO2 gennem en sparger - en enhed til at indføre gasser i væsker, der ligner en boble sten i et akvarium - i vand. CO2 opløstes i løbet af et par minutter i vandet på grund af det høje tryk i dybden. Den blanding gik derefter ind i akviferen.

Vi tilføjede også små mængder sporstoffer (gasser og opløste stoffer), der giver os mulighed for at differentiere det indsprøjtede vand og CO2 fra det, der allerede findes i akviferen. CO2 opløst i vand blev derefter ført væk af det langsomt strømmende grundvand.

Nedstrøms havde vi installeret overvågningsbrønde, der gjorde det muligt for os at samle prøver for at finde ud af, hvad der skete med CO2. Oprindeligt så vi nogle af CO2 og tracere komme igennem. Efter et par måneder ankom sporerne fortsat, men meget lidt af den injicerede CO2 dukkede op.

Hvor gik det hen? Vores pumpe i overvågningsbrønden ophørte med at fungere periodisk, og da vi bragte den til overfladen, bemærkede vi, at den var dækket af hvide krystaller. Vi analyserede krystalerne og fandt, at de indeholdt nogle af de sporstoffer, vi havde tilføjet, og bedst af alt viste det sig at være mest carbonatmineraler! Vi havde forvandlet CO2 til klipper.

CO2 opløst i vand havde reageret med basalt i akvifer, og mere end 95 procent af CO2 udfældede som faste carbonatmineraler - og det hele skete meget hurtigere end forventet på mindre end to år.

Dette er den sikreste måde at fjerne CO2 på. Ved at opløse den i vand forhindrer vi allerede CO2-gas i at boble op mod overfladen gennem revner i klipperne. Endelig konverterer vi det til sten, der ikke kan bevæges eller opløses under naturlige forhold.

Én ulempe med denne fremgangsmåde er, at der skal sprøjtes vand sammen med CO2. På grund af den meget hurtige fjernelse af CO2 fra vandet i mineralsk form, kunne dette vand pumpes tilbage ud af jorden nedstrøms og genbruges på injektionsstedet.

Vil det arbejde andetsteds?

Vores var en lille pilotundersøgelse, og spørgsmålet er, om disse reaktioner ville fortsætte ind i fremtiden, eller porer og revner i den underjordiske basaltsten ville til sidst tilstoppe og ikke længere være i stand til at omdanne CO2 til carbonat.

Vores Island geotermisk kraftværk har øget mængden af ​​gas, der blev injiceret flere gange i årene siden vores eksperiment blev startet med et andet sted i nærheden. Der er endnu ikke fundet nogen tilstopning, og planen er snart at injicere næsten alle affaldsgasser i basalt. Denne proces forhindrer også, at det giftige og ætsende gassulfidsyre indtræder i atmosfæren, som i øjeblikket stadig kan opdages i lave niveauer i nærheden af ​​kraftværket på grund af dets karakteristiske rådne æg lugt.

De meget reaktive klipper, der findes i Island, er ret almindelige på Jorden; omkring 10 procent af kontinenterne og næsten alle havbunden er lavet af basalt. Denne teknologi er med andre ord ikke begrænset til emissioner fra geotermiske kraftværker, men kan også bruges til andre CO2-kilder, såsom kraftværker med fossile brændsler.

Processens kommercielle levedygtighed skal stadig fastlægges forskellige steder. Kulmineralisering tilføjer omkostninger til et kraftværks drift, så dette, ligesom enhver form for kulstofsekvestrering, har brug for et økonomisk incitament for at gøre det muligt.

Folk kan lide at bo i nærheden af ​​kyster, og mange kraftværker er blevet bygget i nærheden af ​​deres kunder. Måske kan denne teknologi bruges til at fjerne CO2-emissioner i kystområder i nærliggende offshore basaltformationer. Der ville naturligvis ikke være en mangel på vand til co-injektion med CO2.

Hvis vi i fremtiden bliver tvunget til at sænke CO2-atmosfæriske niveauer, fordi vi undervurderer de skadelige virkninger af klimaændringer, kan vi måske bruge vind- eller solenergidrevne enheder på en havplatform til at fange CO2 fra luften og derefter injicere CO2 i basaltformationer under.

Carbonmineralisering, som vist på Island, kunne være en del af løsningen af ​​vores kulstofproblem.

Om forfatteren

Martin Stute, professor i miljøvidenskab, Columbia University. Hans speciale forskningsemne ved Universitetet i Heidelberg fokuserede på nye sportteknikker til at studere grundvandsstrømningens dynamik og brugen af ​​grundvand som arkiv for paleoclimate.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at

Tak for besøget InnerSelf.com, hvor der er 20,000 + livsændrende artikler, der promoverer "Nye holdninger og nye muligheder." Alle artikler er oversat til 30+ sprog. Tilmeld til InnerSelf Magazine, der udgives ugentligt, og Marie T Russells Daily Inspiration. InnerSelf Magazine er udkommet siden 1985.