Trasformando CO2 in pietra

Il sito di test in Islanda dove i gas di una centrale geotermica vengono pompati nel sottosuolo e trasformati in minerali reagendo con la pietra di basalto. Juerg Matter, autore fornito

Abbiamo seriamente bisogno di fare qualcosa per le emissioni di CO2. Oltre a passare alle fonti di energia rinnovabile e aumentare l'efficienza energetica, dobbiamo iniziare a mettere via un po 'di CO2 prima che raggiunga l'atmosfera. Forse l'impatto dei cambiamenti climatici indotti dall'uomo sarà così grave che potremmo persino dover catturare CO2 dall'alto e convertirlo in prodotti utili come materiali plastici o metterlo in un luogo sicuro.

Un gruppo di scienziati di diversi paesi europei e degli Stati Uniti, incluso me stesso nel mezzo, in Islanda, per capire come CO2 potrebbe essere riposto in sicurezza - nel terreno. Di recente studio pubblicato, abbiamo dimostrato che due anni dopo aver iniettato CO2 sottoterra nel nostro sito di test pilota in Islanda, quasi tutto è stato convertito in minerali.

Mineralizzazione

L'Islanda è un paese molto verde; quasi tutta la sua energia elettrica proviene da fonti rinnovabili tra cui energia geotermica. L'acqua calda dalle rocce sotto la superficie viene convertita in vapore che aziona una turbina generare elettricità. Tuttavia, le centrali geotermiche emettono CO2 (molto meno di una centrale elettrica a carbone comparabile) perché il vapore caldo dei pozzi profondi che alimenta le turbine contiene anche CO2 e talvolta idrogeno solforato (H2S). Solitamente quei gas vengono rilasciati nell'aria.

C'è un altro posto in cui potremmo mettere questi gas?

Convenzionale sequestro del carbonio deposita CO2 in falde acquifere salate profonde o in giacimenti di petrolio e gas naturale esauriti. CO2 viene pompato ad altissima pressione in queste formazioni e, dal momento che contengono gas e fluidi già oltre milioni di anni, la probabilità di fuoriuscita di CO2 è minuscola, come molti studi aver mostrato.

In un posto come l'Islanda con i suoi terremoti quotidiani che spezzano le rocce vulcaniche (basalti), questo approccio non funzionerebbe. Il CO2 potrebbe ribollire attraverso le fessure e ricadere nell'atmosfera.

Tuttavia, il basalto ha anche un grande vantaggio: reagisce con CO2 e lo converte in minerali di carbonato. Questi carbonati si formano naturalmente e possono essere trovati come macchie bianche nel basalto. Le reazioni sono state dimostrate anche in esperimenti di laboratorio.


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Dissoluzione di CO2 in acqua

Per il primo test, abbiamo utilizzato CO2 puro e l'abbiamo pompato attraverso un tubo in un pozzo esistente che ha sfruttato una falda acquifera contenente acqua fresca a circa 1,700 di profondità. Sei mesi dopo abbiamo iniettato una miscela di CO2 e acido solfidrico convogliato dalle turbine della centrale elettrica. Attraverso un tubo separato abbiamo anche pompato acqua nel pozzo.

Nel pozzo, abbiamo rilasciato CO2 attraverso uno sparger - un dispositivo per l'introduzione di gas in liquidi simili a una bolla di pietra in un acquario - nell'acqua. La CO2 si è dissolta completamente in un paio di minuti nell'acqua a causa dell'elevata pressione in profondità. Quella miscela entrò poi nella falda acquifera.

Abbiamo anche aggiunto piccole quantità di traccianti (gas e sostanze disciolte) che ci permettono di differenziare l'acqua iniettata e CO2 da ciò che è già nella falda acquifera. Il CO2 sciolto in acqua è stato poi portato via dall'acqua sotterranea che scorre lentamente.

A valle, abbiamo installato pozzi di monitoraggio che ci hanno permesso di raccogliere campioni per capire cosa è successo al CO2. Inizialmente, abbiamo visto alcuni CO2 e traccianti in arrivo. Dopo alcuni mesi, però, i traccianti continuavano ad arrivare, ma molto poco della CO2 iniettata si presentò.

Dove stava andando? La nostra pompa nel pozzetto di monitoraggio ha smesso di funzionare periodicamente e, quando l'abbiamo portata in superficie, abbiamo notato che era coperta da cristalli bianchi. Abbiamo analizzato i cristalli e abbiamo scoperto che contenevano alcuni dei traccianti che avevamo aggiunto e, soprattutto, si sono rivelati per lo più minerali carbonatici! Abbiamo trasformato CO2 in rocce.

Il CO2 disciolto in acqua aveva reagito con il basalto nella falda acquifera e più del 95 per cento del CO2 precipitato come minerale solido di carbonato - e tutto è avvenuto molto più rapidamente del previsto, in meno di due anni.

co2 per lapidare 6 12Questo è il modo più sicuro per allontanare CO2. Sciogliendolo in acqua, già impediamo al gas CO2 di gorgogliare verso la superficie attraverso le fessure nelle rocce. Infine, lo convertiamo in pietra che non può muoversi o dissolversi in condizioni naturali.

Uno svantaggio di questo approccio è che l'acqua deve essere iniettata insieme al CO2. Tuttavia, a causa della rimozione molto rapida del CO2 dall'acqua in forma minerale, quest'acqua potrebbe essere pompata fuori dal terreno a valle e riutilizzata nel sito di iniezione.

Funzionerà altrove?

Il nostro era uno studio pilota su piccola scala, e la domanda è se queste reazioni continuerebbero nel futuro o se i pori e le crepe nella pietra di basalto del sottosuolo finiscano per ostruirsi e non siano più in grado di convertire CO2 in carbonato.

La nostra Islanda centrale elettrica geotermica ha aumentato la quantità di gas iniettata più volte negli anni da quando il nostro esperimento è stato avviato utilizzando una diversa posizione vicina. Nessun intasamento è stato ancora riscontrato, e il piano è quello di iniettare presto quasi tutti i gas di scarico nel basalto. Questo processo eviterà inoltre che l'idrogeno solforato di gas tossico e corrosivo entri nell'atmosfera, che al momento può ancora essere rilevato a bassi livelli nelle vicinanze della centrale elettrica a causa del suo caratteristico odore di uova marce.

Le rocce molto reattive trovate in Islanda sono abbastanza comuni sulla Terra; circa 10 per cento dei continenti e quasi tutti i fondali oceanici sono fatti di basalto. Questa tecnologia, in altre parole, non è limitata alle emissioni delle centrali geotermiche ma potrebbe anche essere utilizzata per altre fonti CO2, come le centrali elettriche a combustibile fossile.

La redditività commerciale del processo deve ancora essere stabilita in luoghi diversi. La mineralizzazione del carbonio aggiunge costi al funzionamento di una centrale elettrica, quindi questo, come ogni forma di sequestro del carbonio, ha bisogno di un incentivo economico per renderlo fattibile.

Alle persone piace vivere vicino alle coste e molte centrali sono state costruite vicino ai loro clienti. Forse questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per riporre le emissioni di CO2 nelle aree costiere nelle vicine formazioni di basalto offshore. Naturalmente, non ci sarebbe alcuna mancanza di acqua da co-iniettare con il CO2.

Se siamo costretti ad abbassare i livelli atmosferici di CO2 in futuro perché sottovalutiamo gli effetti dannosi del cambiamento climatico, potremmo forse usare dispositivi a energia solare o solare su una piattaforma oceanica per catturare CO2 dall'aria e poi iniettare il CO2 in formazioni di basalto sotto.

La mineralizzazione del carbonio, come dimostrato in Islanda, potrebbe essere parte della soluzione del nostro problema di carbonio.

The ConversationCirca l'autore

Stute MartinMartin Stute, professore di scienze ambientali, Columbia University. Il suo tema di ricerca di tesi presso l'Università di Heidelberg si è concentrato su nuove tecniche di tracciamento per studiare le dinamiche del flusso di acque sotterranee e l'uso di acqua di falda come archivio di paleoclima.

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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