Khu thử nghiệm ở Iceland, nơi khí từ nhà máy điện địa nhiệt được bơm dưới lòng đất và chuyển thành khoáng chất bằng cách phản ứng với đá bazan. Juerg Matter, Tác giả cung cấp

Chúng tôi thực sự cần phải làm gì đó về khí thải CO2. Bên cạnh việc chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, chúng ta cần bắt đầu bỏ một số CO2 trước khi nó đến khí quyển. Có lẽ tác động của biến đổi khí hậu do con người gây ra sẽ nghiêm trọng đến mức chúng ta thậm chí có thể phải bắt CO2 từ không khí và chuyển nó thành các sản phẩm hữu ích như vật liệu nhựa hoặc đặt ở đâu đó an toàn.

Một nhóm các nhà khoa học từ một số quốc gia châu Âu và Hoa Kỳ bao gồm cả tôi đã gặp nhau ở giữa, ở Iceland, để tìm hiểu làm thế nào CO2 có thể được đưa đi an toàn - trong lòng đất. Trong một thời gian gần đây nghiên cứu được công bố, chúng tôi đã chứng minh rằng hai năm sau khi tiêm CO2 dưới lòng đất tại địa điểm thử nghiệm thí điểm của chúng tôi ở Iceland, gần như tất cả chúng đã được chuyển đổi thành khoáng sản.

Khoáng hóa

Iceland là một đất nước rất xanh; gần như tất cả điện năng của nó đến từ các nguồn tái tạo bao gồm cả Năng lượng địa nhiệt. Nước nóng từ đá bên dưới bề mặt được chuyển thành hơi dẫn động tuabin đến tạo ra điện. Tuy nhiên, các nhà máy điện địa nhiệt ở đó phát ra CO2 (ít hơn nhiều so với một nhà máy nhiệt điện than tương đương) vì hơi nước nóng từ các giếng sâu chạy tua-bin cũng chứa CO2 và đôi khi là hydro sunfua (H2S). Những khí đó thường chỉ được phát hành vào không khí.

Có nơi nào khác chúng ta có thể đặt những khí này?

Thông thường hấp thụ cacbon gửi CO2 vào các tầng chứa nước mặn sâu hoặc vào các bể chứa dầu và khí tự nhiên cạn kiệt. CO2 được bơm dưới áp suất rất cao vào các thành tạo này và do chúng chứa khí và chất lỏng đã tồn tại hàng triệu năm, nên xác suất CO2 bị rò rỉ là rất nhỏ nghiên cứu đã chỉ ra.

Ở một nơi như Iceland với các trận động đất hàng ngày làm nứt các tảng đá núi lửa (bazan), phương pháp này sẽ không hiệu quả. CO2 có thể nổi bong bóng qua các vết nứt và rò rỉ trở lại bầu khí quyển.


đồ họa đăng ký nội tâm


Tuy nhiên, bazan cũng có một lợi thế lớn: nó phản ứng với CO2 và chuyển đổi nó thành khoáng chất cacbonat. Những cacbonat này hình thành tự nhiên và có thể được tìm thấy dưới dạng các đốm trắng trong đá bazan. Các phản ứng cũng đã được chứng minh trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Hòa tan CO2 trong nước

Trong thử nghiệm đầu tiên, chúng tôi đã sử dụng CO2 tinh khiết và bơm nó qua một đường ống vào một cái giếng hiện có, khai thác một tầng chứa nước ngọt ở độ sâu khoảng 1,700. Sáu tháng sau, chúng tôi đã bơm hỗn hợp CO2 và hydro sunfua được bơm từ các tuabin của nhà máy điện. Qua một đường ống riêng chúng tôi cũng bơm nước vào giếng.

Trong giếng, chúng tôi đã phát hành CO2 thông qua một thiết bị phun nước - một thiết bị để đưa khí vào chất lỏng tương tự như đá bong bóng trong bể cá - vào nước. CO2 hòa tan hoàn toàn trong vài phút trong nước vì áp suất cao ở độ sâu. Hỗn hợp đó sau đó đi vào tầng chứa nước.

Chúng tôi cũng đã thêm một lượng nhỏ các chất đánh dấu (khí và các chất hòa tan) cho phép chúng tôi phân biệt nước được bơm và CO2 với những gì đã có trong tầng chứa nước. CO2 hòa tan trong nước sau đó bị nước ngầm chảy chậm.

Ở hạ lưu, chúng tôi đã cài đặt các giếng giám sát cho phép chúng tôi thu thập các mẫu để tìm hiểu điều gì đã xảy ra với CO2. Ban đầu, chúng tôi đã thấy một số CO2 và các bộ theo dõi đi qua. Tuy nhiên, sau một vài tháng, những người theo dõi vẫn tiếp tục đến nhưng rất ít CO2 được tiêm đã xuất hiện.

Nó đã đi đâu? Máy bơm của chúng tôi trong giếng giám sát đã ngừng hoạt động định kỳ và khi chúng tôi mang nó lên bề mặt, chúng tôi nhận thấy rằng nó được bao phủ bởi các tinh thể trắng. Chúng tôi đã phân tích các tinh thể và thấy chúng chứa một số chất đánh dấu mà chúng tôi đã thêm vào và tốt nhất, chúng hóa ra chủ yếu là các khoáng chất cacbonat! Chúng tôi đã biến CO2 thành đá.

CO2 hòa tan trong nước đã phản ứng với bazan trong tầng chứa nước và hơn 95 phần trăm của CO2 kết tủa dưới dạng khoáng chất cacbonat rắn - và tất cả xảy ra nhanh hơn nhiều so với dự đoán, trong vòng chưa đầy hai năm.

co2 để đá 6 12Đây là cách an toàn nhất để loại bỏ CO2. Bằng cách hòa tan nó trong nước, chúng tôi đã ngăn khí CO2 sủi bọt lên bề mặt thông qua các vết nứt trên đá. Cuối cùng, chúng tôi chuyển đổi nó thành đá không thể di chuyển hoặc hòa tan trong điều kiện tự nhiên.

Một nhược điểm của phương pháp này là nước cần được bơm cùng với CO2. Tuy nhiên, do loại bỏ CO2 rất nhanh khỏi nước ở dạng khoáng chất, nước này có thể được bơm trở lại từ hạ lưu và được tái sử dụng tại vị trí tiêm.

Nó sẽ làm việc ở nơi khác?

Chúng tôi là một nghiên cứu thí điểm quy mô nhỏ, và câu hỏi đặt ra là liệu những phản ứng này sẽ tiếp tục trong tương lai hay lỗ chân lông và vết nứt trên đá bazan dưới bề mặt cuối cùng sẽ bị tắc nghẽn và không còn có thể chuyển CO2 thành carbonate.

Iceland của chúng tôi nhà máy điện địa nhiệt đã tăng lượng khí bơm vào nhiều lần trong những năm kể từ khi thí nghiệm của chúng tôi bắt đầu sử dụng một địa điểm khác gần đó. Không có tắc nghẽn đã được gặp phải, và kế hoạch là sẽ sớm bơm gần như tất cả các khí thải vào bazan. Quá trình này cũng sẽ ngăn không cho khí hydro sunfua độc hại và ăn mòn đi vào khí quyển, hiện vẫn có thể được phát hiện ở mức độ thấp gần nhà máy điện vì mùi trứng thối đặc trưng của nó.

Các loại đá rất dễ phản ứng được tìm thấy ở Iceland khá phổ biến trên Trái đất; khoảng 10 phần trăm của các lục địa và gần như tất cả các đáy đại dương được làm bằng đá bazan. Nói cách khác, công nghệ này không chỉ giới hạn ở khí thải từ các nhà máy điện địa nhiệt mà còn có thể được sử dụng cho các nguồn CO2 khác, như các nhà máy năng lượng hóa thạch.

Khả năng thương mại của quá trình vẫn cần phải được thiết lập ở các địa điểm khác nhau. Khoáng hóa carbon làm tăng thêm chi phí cho hoạt động của một nhà máy điện, do đó, giống như bất kỳ hình thức cô lập carbon nào, cần một động lực kinh tế để làm cho nó khả thi.

Mọi người thích sống gần bờ biển, và nhiều nhà máy điện đã được xây dựng gần khách hàng của họ. Có lẽ công nghệ này có thể được sử dụng để loại bỏ khí thải CO2 ở các khu vực ven biển trong các thành tạo bazan ngoài khơi gần đó. Tất nhiên, sẽ không thiếu nước để đồng tiêm với CO2.

Nếu chúng ta buộc phải hạ thấp mức CO2 trong khí quyển trong tương lai vì chúng ta đánh giá thấp tác động gây hại của biến đổi khí hậu, có lẽ chúng ta có thể sử dụng các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời hoặc năng lượng mặt trời trên một nền tảng đại dương để bắt CO2 từ không khí và sau đó bơm CO2 vào đá bazan bên dưới

Khoáng hóa carbon, như đã chứng minh ở Iceland, có thể là một phần của giải pháp cho vấn đề carbon của chúng tôi.

ConversationGiới thiệu về Tác giả

martin stuteMartin Stute, Giáo sư Khoa học Môi trường, Đại học Columbia. Đề tài nghiên cứu luận án của ông tại Đại học Heidelberg tập trung vào các kỹ thuật đánh dấu mới để nghiên cứu động lực của dòng nước ngầm và sử dụng nước ngầm làm kho lưu trữ của nước nhợt nhạt.

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at

phá vỡ

Cảm ơn đã ghé thăm Nội địa.com, ở đâu có 20,000 + những bài báo thay đổi cuộc sống quảng bá "Thái độ mới và những khả năng mới". Tất cả các bài viết được dịch sang Hơn 30 ngôn ngữ. Theo dõi đến Tạp chí Nội tâm, xuất bản hàng tuần và Cảm hứng hàng ngày của Marie T Russell. Tạp chí InsideSelf đã được xuất bản từ năm 1985.