Meidän on vakavasti tehtävä jotain CO2-päästöistä. Uusiutuviin energialähteisiin siirtymisen ja energiatehokkuuden lisäämisen lisäksi meidän on aloitettava osa CO2in käytöstä ennen kuin se saavuttaa ilmakehän. Ehkä ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat niin vakavia, että ehkä jopa joutuisimme kaappaamaan CO2ia ilmasta ja muuntamaan se käyttökelpoisiksi tuotteiksi, kuten muovimateriaaleiksi, tai saattamaan sen jonnekin turvalliseksi.

Ryhmä tiedemiehiä useista Euroopan maista ja Yhdysvalloista, mukaan lukien minä, tapasin keskellä Islantia selvittääkseen, miten CO2 voitaisiin viedä turvallisesti maahan. Äskettäin julkaistu tutkimus, osoitimme, että kaksi vuotta sen jälkeen, kun CO2in ruiskutettiin maan alla pilottipaikassamme Islannissa, lähes kaikki se on muutettu mineraaleiksi.

mineralisaatio

Islanti on erittäin vihreä maa; lähes kaikki sen sähkö on peräisin uusiutuvista lähteistä, mukaan lukien maalämpö. Pinnan alla olevien kivien kuumaa vettä muunnetaan höyryksi, joka ajaa turbiinin tuottaa sähköä. Geotermiset voimalaitokset emittoivat kuitenkin CO2ia (paljon vähemmän kuin vastaava hiilivoimalaitos), koska syvistä kaivoista muodostuva kuuma höyry, joka käyttää turbineja, sisältää myös CO2ia ja joskus vetysulfidia (H2S). Nämä kaasut pääsevät yleensä vain ilmaan.

Onko olemassa toinen paikka, jossa voisimme laittaa nämä kaasut?

Tavanomainen hiilen sitominen tallettaa CO2in syvään suolaliuokseen tai köyhdytettyyn öljy- ja maakaasusäiliöön. CO2 pumpataan näihin kokoonpanoihin erittäin korkeassa paineessa, ja koska ne pitivät kaasuja ja nesteitä jo yli miljoonia vuosia, CO2in vuotamisen todennäköisyys on vähäinen, niin monta opinnot on näyttänyt.

Islannin kaltaisessa paikassa, jossa sen päivittäiset maanjäristykset hajottavat tulivuoren kiviä (basalts), tämä lähestymistapa ei toimi. CO2 voi kuplattua halkeamien läpi ja vuotaa takaisin ilmakehään.

Basaltilla on kuitenkin suuri etu: se reagoi CO2in kanssa ja muuntaa sen karbonaattimineraaleiksi. Nämä karbonaatit muodostuvat luonnollisesti ja löytyvät valkoisina paikoina basaltissa. Reaktiot on osoitettu myös laboratoriokokeissa.

CO2in liuottaminen veteen

Ensimmäistä testiä varten käytimme puhdasta CO2ia ja pumpattiin putken läpi olemassa olevaan kaivoon, joka tarttui makean veden sisältävään vesikerrokseen noin 1,700: n syvyyteen. Kuusi kuukautta myöhemmin injektoimme voimalaitoksen turbiinista johdetun CO2: n ja vetysulfidin seoksen. Erillisen putken kautta pumpattiin vettä myös kaivoon.

Kaivossa luovutimme CO2in ruiskutuslaitteella - laitteeseen, jossa kaasut syötetään samankaltaisiin nesteisiin kuin akvaariossa oleva kiven kivi - veteen. CO2 liukeni kokonaan muutamassa minuutissa vedessä, koska syvyys oli korkea. Sitten seos tuli vesikerrokseen.

Lisäsimme myös pieniä määriä merkkiaineita (kaasuja ja liuenneita aineita), joiden avulla voimme erottaa injektoidun veden ja CO2in siitä, mikä on jo vesikerroksessa. Hitaasti virtaava pohjavedet veivät veteen liuotetun CO2: n.

Alasuuntaan olemme asentaneet seurantakaivot, joiden avulla voimme kerätä näytteitä selvittämään, mitä CO2ille tapahtui. Aluksi näimme joitakin CO2-merkkejä ja merkkiaineita. Muutaman kuukauden kuluttua merkkiaineet kuitenkin saapuivat, mutta hyvin pieni osa injektoiduista CO2ista ilmaantui.

Missä se meni? Seurantapumppu pysähtyi säännöllisesti, ja kun panimme sen pintaan, huomasimme, että se oli peitetty valkoisilla kiteillä. Analysoimme kiteet ja havaitsimme, että ne sisälsivät joitakin lisättyjä merkkiaineita, ja mikä parasta, ne osoittautuivat pääosin karbonaattimineraaleiksi! Olimme kääntäneet CO2in kiviksi.

Veteen liuennut CO2 oli reagoinut pohjakaltaan pohjakerroksessa ja yli 95 prosenttiosuus CO2ista saostui kiinteinä karbonaattimineraaleina - ja kaikki tapahtui paljon nopeammin kuin odotettiin, alle kahden vuoden kuluttua.

Tämä on turvallisin tapa laittaa CO2 pois. Liuottamalla se veteen, emme jo estä CO2-kaasua kuplittamasta pintaa kohti kivien halkeamia. Lopuksi muutamme sen kiveksi, joka ei voi liikkua tai liueta luonnollisissa olosuhteissa.

Tämän lähestymistavan yksi haittapuoli on, että vesi on pistettävä CO2in rinnalle. Koska CO2 poistetaan hyvin nopeasti mineraalimuodossa olevasta vedestä, tämä vesi voidaan pumpata takaisin maasta alavirtaan ja käyttää uudelleen injektiokohdassa.

Toimiiko se muualla?

Meillä oli pienimuotoinen pilottitutkimus, ja kysymys on siitä, jatkuvatko nämä reaktiot tulevaisuudessa, tai pinta-basaltikiven huokoset ja halkeamat lopulta tukahduttavat ja eivät enää kykene muuntamaan CO2: a karbonaatiksi.

Islanti geoterminen voimalaitos on lisännyt useita kertoja injektoidun kaasun määrää vuosina, jolloin kokeilumme aloitettiin käyttämällä toista läheistä sijaintia. Tukkeutumista ei ole vielä tapahtunut, ja suunnitelmana on pian pistää lähes kaikki jätekaasut basalttiin. Tämä prosessi estää myös myrkyllisen ja syövyttävän kaasun vetysulfidin pääsyn ilmakehään, joka tällä hetkellä on vielä havaittavissa alhaisilla tasoilla lähellä voimalaitosta sen tunnusomaisen mädäntynyt haju.

Islannissa esiintyvät hyvin reaktiiviset kivet ovat melko yleisiä maapallolla; noin 10-prosenttiosuus maanosista ja lähes kaikki valtameren lattiat on valmistettu basaltista. Toisin sanoen tämä tekniikka ei rajoitu geotermisten voimalaitosten päästöihin, vaan sitä voitaisiin käyttää myös muissa CO2-lähteissä, kuten fossiilisten polttoaineiden voimalaitoksissa.

Prosessin kaupallinen kannattavuus on vielä luotava eri paikoissa. Hiilen mineralisaatio lisää kustannuksia voimalaitoksen toiminnalle, joten tämä, kuten mikä tahansa hiilen sitominen, tarvitsee taloudellista kannustinta sen toteuttamiseksi.

Ihmiset haluavat elää lähellä rannikkoa, ja monet voimalaitokset on rakennettu asiakkaidensa läheisyydessä. Ehkäpä tätä tekniikkaa voitaisiin käyttää poistamaan CO2-päästöt rannikkoalueilla lähialueilla sijaitsevissa basaltimuodoissa. CO2: n kanssa ruiskuttamiseksi ei tietenkään ole vettä.

Jos meidän on pakko alentaa ilmakehän CO2-tasoja tulevaisuudessa, koska aliarvioimme ilmastonmuutoksen vahingolliset vaikutukset, voisimme ehkä käyttää tuuli- tai aurinkoenergialla varustettuja laitteita valtamerialustalla CO2in kaappaamiseksi ilmassa ja sitten injektoimalla CO2 basaltimuodostelmiin pinnan alla.

Hiilen mineralisaatio, kuten Islannissa osoitettiin, voisi olla osa hiili-ongelmamme ratkaisua.

Author

Martin Stute, ympäristötieteiden professori, Columbian yliopisto. Hänen opinnäytetyönsä aihe Heidelbergin yliopistossa keskittyi uusiin merkkiaineisiin pohjaveden virtauksen dynamiikan tutkimiseksi ja pohjaveden käytöstä paleoklimaation arkistona.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at

Kiitos käynnistä InnerSelf.com, missä niitä on 20,000+ elämää muuttavat artikkelit, joissa mainostetaan "Uusia asenteita ja uusia mahdollisuuksia". Kaikki artikkelit on käännetty kielelle Yli 30 kieltä. Tilaa viikoittain ilmestyvälle InnerSelf Magazinelle ja Marie T Russellin Daily Inspirationille. InnerSelf-lehti on julkaistu vuodesta 1985.