Бороться с глобальным потеплением, загоняя углекислый газ в камень

Международная группа учёных сообщает о потенциально возможном способе удаления антропогенного углекислого газа из атмосферы — превращении его в камень.

Исследование, статья о котором опубликована в журнале Nature, впервые показало, что один из основных парниковых газов, двуокись углерода (CO₂), можно постоянно и быстро удалять из атмосферы, загоняя в вулканическую породу. CO₂ реагирует с породой, образуя безопасные для окружающей среды минералы.

Предложений по решению проблемы увеличения выбросов парниковых газов и вызванного этим изменения климата немало. Один из подходов — улавливание и хранение углерода (англ. carbon capture and storage, CCS), при котором CO₂ физически удаляется из атмосферы и закачивается в подземные резервуары. Геоинженерами давно изучена возможность хранения углекислого газа в подземных пустотах, в частности, в заброшенных нефтяных и газовых резервуарах, но подобные ёмкости в конечном итоге теряют герметичность, и происходит утечка газа. Поэтому особое внимание обращается на методы минерализации углерода, позволяющие избавиться от излишков CO₂ на неопределённо долгий срок.

До сих пор методы очистки воздуха, основанные на принципе минерализации, были катастрофически медленными. После их массового внедрения потребовались бы сотни или даже тысячи лет для того, чтобы удалить из атмосферы антропогенный углекислый газ. Международная команда исследователей, в которую вошли специалисты Колумбийского университета (Columbia University, США), Исландского университета (исл. Háskóli Íslands), университета Тулузы (фр. Université de Toulouse), энергетической компании Reykjavik Energy (исл. Orkuveita Reykjavíkur) и др., сообщает, что разработанный ею метод, опробованный на экспериментальной установке, работает надёжно и быстро.

Ведущий автор исследования Юрг Маттер (Juerg Matter) с кафедры геоинженерии Саутгемптонского университета (University of Southampton, Великобритания) говорит: «Наши результаты показывают, что от 95 до 98 процентов введённого CO₂ было минерализовано за период менее двух лет, что удивительно быстро».

Газ вводят в глубокую скважину на опытной площадке в Исландии. Вулканический остров, Исландия состоит на 90 процентов из базальта — породы, богатой такими элементами, как кальций, магний и железо, необходимыми для минерализации углерода. CO₂ растворяется в воде и закачивается в скважину. При контакте с породой на глубине 400—800 метров углекислота вступает в реакцию с окружающими веществами, образуя карбонаты.

«Карбонатные минералы не утекают из-под земли, таким образом, наш недавно разработанный метод может быть постоянным и экологически чистым способом хранения выбросов CO₂, — говорит доктор Маттер. — С другой стороны, базальт является одним из самых распространённых пород на Земле, потенциально обеспечивая один из крупнейших резервуаров для CO₂».

Для того чтобы следить за тем, что происходит с растворённым в воде углекислым газом под землёй, команда добавляла в воду и «сигнальные» химические соединения, которые помогли проследить путь движения и активности CO₂. На исследуемой территории пробурено восемь скважин для изучения изменений в составе воды. Было показано, что закачиваемая вода добралась до контрольных скважин, но концентрация «сигнальных» химических соединений и CO₂ в ней уменьшилась, произошла минерализация.

«Хранение CO₂ в виде карбонатных минералов значительно повышает безопасность хранения, что должно увеличить общественное признание улавливания и хранения углерода, как технологии, смягчающей последствия изменения климата», — говорит доктор Маттер.

«В целом наше исследование было относительно небольшим. Так, очевидный следующий шаг для CarbFix — это масштабирование проекта хранения в базальтовых породах CO₂. Это сейчас происходит на базе геотермальной электростанции Hellisheiði Power Station энергетической компании Reykjavik Energy, где в породу закачивается до 5000 тонн CO₂ в год».