Pilottihanke, jonka tarkoituksena oli osoittaa, että hiilidioksidipäästöt voidaan lukita muuntamalla ne kallioksi, näyttää olevan menestys. Islannin CarbFix-projektin testit osoittavat, että suurin osa basalttiin injektoiduista hiilidioksidista muuttui karbonaattimineraaliksi vähemmän kuin kahdessa vuodessa, paljon lyhyemmässä ajassa kuin sadat tai tuhannet vuodet, jotka tutkijat olivat kerran ajatelleet tällaisen prosessin kestävän.
Asiaan liittyvä sisältö
- Viisi tapaa, jolla voit tallentaa ylimääräistä hiiltä kotonaan, kirjaimellisesti
"Tämä projekti osoittaa, että itse asiassa hiilidioksidi muuttuu todennäköisesti karbonaateiksi suhteellisen vaatimattomassa ajassa", toteaa Columbian yliopiston Lamont-Doherty Earth Observatoryn geofysiikko David Goldberg, joka ei ollut mukana projektissa. "Se on merkittävä tulos."
Useimmissa tavanomaisissa hiilen talteenotto- ja varastointiprojekteissa injektoidaan nesteytetty hiilidioksidi sedimenttikiveihin, sellaisiin kiviin, joissa öljyä ja maakaasua löytyy. Koska öljy- ja kaasualan yrityksillä on niin paljon kokemusta työskentelystä tämän tyyppisten kivien kanssa, ne ovat luonnollinen paikka varastoida hiilidioksidia. Mutta tämäntyyppiset muodostelmat voivat vain varastoida kaasua, eivätkä muuta sitä kiviksi. Ja on aina vaara, että kaasu pääsee ilmakehään ja lisää globaalia ilmastomuutosta.
Basalttien mineralogia on kuitenkin erittäin suotuisa hiilidioksidin lukitsemiseen, kertoo nyt Southamptonin yliopiston geokemialainen Juerg Matter, joka aloitti työt CarbFix-projektissa ollessaan Lamont-Doherty. Jotta hiilidioksidi muuttuisi karbonaatiksi, kivillä, joihin kaasu ruiskutetaan, on oltava kalsium-, magnesium- tai rautapitoisia silikaattimineraaleja. Sitten tapahtuu kemiallinen reaktio, joka muuttaa hiilidioksidin ja mineraalit kalkkikarbonaatti mineraaliksi. Sedimenttikiveissä ei ole paljon näitä mineraaleja, mutta basaltteilla - erään tyyppisellä vulkaanisella kivillä, joka muodostaa suurimman osan merenpohjasta, samoin kuin muissa maissa sijaitsevissa kiveissä - on paljon. Tutkijat havaitsivat, että heidän pitäisi pystyä lukitsemaan hiilidioksidi sellaisissa kivimuodoissa kuin karbonaatti, mutta ensin heidän oli todistettava, että se toimii - ja kohtuullisessa ajassa.
Tässä CarbFix-projektissa otetussa kallioydinosassa on pieni osa mineralisoitua hiilidioksidia (valkoinen kivi keskellä). (Annette K. Mortensen) Vuonna 2012 tutkijat ruiskuttivat 230 tonnia hiilidioksidia basaltkiviin, lähellä Hellisheidi-maalämpölaitosta Reykjavikista itään. Toisin kuin tavanomaisissa hiilenvarastoissa, kaasu liuotettiin ensin veteen (luomalla jotain Perrierin kaltaista, toteaa Goldberg).
Koska nähdä, mitä tapahtuu maan alla, on vaikeaa, tutkijat sisällyttivät myös joukon merkkiaineita, jotka myöhemmin sallivat heidän nähdä kyseisen hiilidioksidin kohtalon. Ensinnäkin ne sisälsivät kaksi kemikaalia, rikkiheksafluoridia ja trifluorimetyylirikkipentafluoridia, jotka antoivat heidän jäljittää injektoidun nesteen liikkumisen maan alla. Ja he lisäsivät myös pienen määrän radioaktiivista hiiltä-14 hiilidioksidiseokseensa.
"Se on tavallaan älykästä jäljittäjää", Matter sanoo. ”Syvissä säiliöissä, kuten tapauksissa, joissa varastoimme hiilidioksidia, kaikessa hiilessä, jota oli ennen säiliötä, ei ollut radiohiiltä. Se on liian vanha. ”Joten kun ryhmä myöhemmin meni etsimään karbonaattia, jos siinä oli radiohiiltä, tutkijat tiesivät, että se todennäköisesti tuli kaasusta, jonka he injektoivat.
Näiden merkkiaineiden avulla tutkijat voivat määrittää, mitä hiilidioksidille tapahtui injektion jälkeen. Yli 95 prosenttia muuttui karbonaatiksi seuraavan kahden vuoden aikana, he raportoivat tänään Science .
"Tulokset ovat erittäin rohkaisevia", sanoo Tyynenmeren luoteisosan kansallisen laboratorion ympäristöinsinööri Peter McGrail. "He ovat tehneet melko erinomaisen työn kyseisen kenttätutkimuksen suunnittelussa", hän sanoo ja erityisesti käyttämällä kahta menetelmää hiilen kohtalon jäljittämiseen.
McGrail on menossa vastaavaan projektiin, joka ruiskutti ylikriittisen - nestemäisen - hiilidioksidin basaltikiviä lähellä Wallulaa, Washington. Projektin tulokset julkaistaan pian, mutta McGrail sanoo, että hänen ryhmänsä näkee samanlaisia tuloksia kuin mitä CarbFix-projekti on löytänyt.
Juerg Matter seisoo injektiokaivon vieressä CarbFix-pilottiprojektissa. (Kuva: Sigurdur Gislason) Vaikka nämä tulokset ovat lupaavia, on edelleen kysyttävää siitä, voidaanko tekniikka laajentaa teollisuuskokoiseen varastointiin, imeekseen miljoona tonnia hiilidioksidia tai enemmän. (Se ei ole paljon maailmanlaajuisten päästöjen suhteen, joiden määrä on noin 38 miljardia tonnia vuodessa.) CarbFix-menetelmä vaatisi paljon vettä siinä mittakaavassa. Ja molemmat basalttipilottiprojektit eivät pysty ennustamaan, jatkavatko tarvittavat kemialliset reaktiot maan alla niin paljon enemmän hiilidioksidia, McGrail sanoo.
Matter toteaa, että 10 000 tonnia hiilidioksidia on nyt injektoitu toiseen islannin alueeseen, mutta suurempien määrien testaaminen olisi vaikeaa, koska ”Islannissa ei ole niin paljon hiilidioksidia.” Se on pieni maa, jolla on suhteellisen pienet hiilidioksidipäästöt.
Kustannukset ovat myös huolenaihe. CarbFix-menetelmä maksaa paljon enemmän kuin perinteiset hiilen talteenotto- ja varastointimenetelmät, mutta se ei edellyttäisi samanlaista laajaa seurantaa, koska kaasuvuotojen riski olisi pieni. Ilman minkäänlaista poliittista tai taloudellista kehystä hiilen varastoinnille tämä on kuitenkin moitteettomia. Tällä hetkellä Matter toteaa, että "ilmapiiri voi vapaasti pilata".
Mutta jos tällaisia kannustimia toteutetaan, hiilen talteenotosta ja varastoinnista kaikissa muodoissaan voisi tulla suurempi osa ihmisten käsittelyä kasvihuonekaasujen ongelmassa, sekä Goldberg että Matter sanovat. "Se ei ole hopeamuotoinen ratkaisu", Matter sanoo, mutta se voisi tarjota sillan fossiilisten polttoaineiden menneisyytemme ja uusiutuvan energian tulevaisuuden välillä.
