Att vrida CO2 Into Stone

Testplatsen på Island där gaser från en geotermisk kraftverk pumpas under jord och omvandlas till mineraler genom att reagera med basaltsten. Juerg Matter, Författare tillhandahållen

Vi behöver allvarligt göra något med CO2-utsläpp. Förutom att flytta till förnybara energikällor och öka energieffektiviteten, måste vi börja lägga några CO2 bort innan den når atmosfären. Kanske kan effekterna av mänskligt inducerade klimatförändringar vara så allvarliga att vi kanske måste fånga CO2 från luften och omvandla den till användbara produkter som plastmaterial eller placera det på ett säkert sätt.

En grupp forskare från flera europeiska länder och USA, inklusive jag träffade mig i mitten på Island, för att ta reda på hur CO2 kunde sättas bort säkert - i marken. I en nyligen publicerad studie, vi visade att två år efter att CO2 injicerats under jorden på vår pilotprovplats på Island har nästan allt det omvandlats till mineraler.

mineralisering

Island är ett mycket grönt land; nästan all sin el kommer från förnybara källor inklusive geotermisk energi. Varmt vatten från stenar under ytan omvandlas till ånga som driver en turbin till generera elektricitet. Geotermiska kraftverk emitterar emellertid CO2 (mycket mindre än en jämförbar koleldad kraftverk), eftersom den heta ångan från djupa brunnar som driver turbinerna innehåller CO2 och ibland vätesulfid (H2S). De gaserna brukar bara släppas ut i luften.

Finns det någon annan plats vi kunde sätta dessa gaser i?

Konventionell kolsekventering deponerar CO2 i djupt saltvattensvatten eller i uttömda olje- och naturgasreservoarer. CO2 pumpas under mycket högt tryck i dessa formationer och eftersom de håller gaser och vätskor redan över miljontals år på plats, är sannolikheten för att CO2 läcker ut liten, så många studier har visat.

På ett ställe som Island med dess dagliga jordbävningar som spricker de vulkaniska stenarna (basalter), skulle detta tillvägagångssätt inte fungera. CO2 kan bubbla upp genom sprickor och läcka tillbaka till atmosfären.

Basalt har emellertid också en stor fördel: den reagerar med CO2 och omvandlar den till karbonatmineraler. Dessa karbonater bildas naturligt och kan hittas som vita fläckar i basalten. Reaktionerna har också visats i laboratorieförsök.


Få det senaste från InnerSelf


Upplösning av CO2 i vatten

För det första testet använde vi ren CO2 och pumpade den genom ett rör i en befintlig brunn som tappade en akvifer som innehåller färskvatten på ca 1,700 fötter på djupet. Sex månader senare injicerade vi en blandning av CO2 och vätesulfid som pipades in från kraftverkets turbiner. Genom ett separat rör pumpade vi också vatten i brunnen.

I brunnen släppte vi CO2 genom en sprutare - en anordning för att införa gaser i vätskor som liknar en bubbelsten i ett akvarium - i vatten. CO2 löstes helt inom några minuter i vattnet på grund av högtrycket vid djupet. Den blandningen gick sedan in i akvariet.

Vi lade också till små kvantiteter spårämnen (gaser och upplösta ämnen) som gör att vi kan differentiera det injicerade vattnet och CO2 från det som redan finns i akvariet. CO2 upplöst i vatten transporterades sedan bort genom det långsamt flytande grundvattnet.

Nedströms hade vi installerat övervakningsbrunnar som gjorde det möjligt för oss att samla prover för att ta reda på vad som hände med CO2. Ursprungligen såg vi några av CO2 och spårämnena genom. Efter några månader höll spårarna dock anländer men mycket lite av den injicerade CO2 visade sig.

Var var det på väg? Vår pump i övervakningen slutade fungera regelbundet och när vi tog den till ytan märkte vi att den var täckt av vita kristaller. Vi analyserade kristallerna och fann att de innehöll några av de spårämnen som vi hade lagt till och mest av allt visade de sig vara mestadels karbonatmineraler! Vi hade förvandlat CO2 till stenar.

CO2 upplöst i vatten hade reagerat med basaltet i akvariet och mer än 95-procenten av CO2 föll ut som fastkarbonatmineraler - och allt hände mycket snabbare än väntat på mindre än två år.

co2 till sten 6 12Det här är det säkraste sättet att ta bort CO2. Genom att lösa den i vatten förhindrar vi redan CO2 gas från att bubbla upp mot ytan genom sprickor i klipporna. Slutligen omvandlar vi den till sten som inte kan röra sig eller lösas under naturliga förhållanden.

En nackdel med detta tillvägagångssätt är att vatten måste injiceras tillsammans med CO2. På grund av den mycket snabba avlägsnandet av CO2 från vattnet i mineralform kan detta vatten pumpas tillbaka ur marken nedströms och återanvändas på injektionsstället.

Kommer det att fungera någon annanstans?

Vårt var en liten pilotstudie och frågan är huruvida dessa reaktioner skulle fortsätta in i framtiden, eller porer och sprickor i undergrundsbasaltstenen skulle så småningom täppa upp och inte längre kunna konvertera CO2 till karbonat.

Vår Island geotermisk kraftverk har ökat mängden gas som injicerats flera gånger under åren sedan vårt experiment startades med en annan närliggande plats. Ingen igensättning har hittats ännu, och planen är att snart injicera nästan alla avfallsgaser i basalten. Denna process kommer också att förhindra att den giftiga och frätande gasvätesulfiden kommer in i atmosfären, som för närvarande fortfarande kan detekteras vid låga nivåer nära kraftverket på grund av dess karakteristiska ruttna ägglukt.

De mycket reaktiva stenarna som finns på Island är ganska vanliga på jorden. ca 10 procent av kontinenterna och nästan alla havsgolv är gjorda av basalt. Denna teknik är med andra ord inte begränsad till utsläpp från geotermiska kraftverk, men kan också användas för andra CO2-källor, som fossila kraftverk.

Processens kommersiella lönsamhet behöver fortfarande etableras på olika platser. Kolmineralisering ger kostnader för en kraftverks verksamhet, så det behöver, liksom någon form av koldioxidavveckling, ett ekonomiskt incitament att göra det möjligt.

Folk gillar att bo nära kusterna, och många kraftverk har byggts nära sina kunder. Kanske kan denna teknik användas för att undanröja CO2-utsläpp i kustområden i närliggande offshore basaltformationer. Naturligtvis finns det ingen brist på vatten att co-injicera med CO2.

Om vi ​​tvingas sänka atmosfäriska CO2-nivåer i framtiden för att vi underskattar de skadliga effekterna av klimatförändringen kan vi kanske använda vind- eller soldrivna enheter på en havsplattform för att fånga CO2 från luften och sedan injicera CO2 i basaltformationer undertill.

Kolmineralisering, som visat på Island, kan vara en del av lösningen av vårt kolproblem.

AvlyssningenOm författaren

stute martinMartin Stute, professor i miljövetenskap, Columbia University. Hans ämnesforskningsämne vid Heidelbergs universitet fokuserade på nya spårtekniker för att studera dynamiken i grundvattenflödet och användningen av grundvatten som ett arkiv av paleoklimat.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = 1465433643; maxresults = 1}
{amazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = 1250062187; maxresults = 1}
{amazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = 1451697392; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}