Asbest kan være et stærkt våben mod klimaændringer (du læste rigtigt)

Et lukket asbestminested på San Benito Mountain, nær Coalinga, Californien. Roger Aines, Lawrence Livermore National Lab

På en brændende dag i august svingede Caleb Woodall sin skovl som et spyd og stak den ind i den hærdede skorpe af en asbestfyldt grube nær Coalinga, Californien.

Woodall, en kandidatstuderende ved Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts, gravede prøver ud fra en asbestmine, der har været lukket siden 1980, et Superfund-sted på den højeste top i statens Diablo Range. Han udtog pund af materialet fra flere steder på tværs af San Benito-bjerget, skovlede dem ind i Ziploc-poser og sendte dem til et par laboratorier til analyse.

Han og hans kolleger forsøger at bestemme sammensætningen og strukturen af ​​de materialer, der er trukket fra gruberne, og at besvare to kritiske spørgsmål: Hvor meget kuldioxid indeholder de - og hvor meget mere kan de opbevare?

Det store overfladeareal af visse typer fibrøs asbest, en klasse af kræftfremkaldende forbindelser, der engang var meget brugt i varmebestandige byggematerialer, gør dem særligt gode til at gribe fat i kuldioxidmolekylerne, der er opløst i regnvand eller flyder gennem luften.

Det omfatter den mest almindelige form for asbest, krysotil , et serpentinemineral snøret gennem hele bjerget (serpentin er Californiens delstatsklippe). Reaktionen med kuldioxid producerer hovedsageligt magnesiumkarbonatmineraler som magnesit, et stabilt materiale, der kunne låse drivhusgassen væk i årtusinder.

Woodall og hans rådgiver Jennifer Wilcox, en forsker i kulstoffjernelse , er blandt et stigende antal videnskabsmænd, der udforsker måder at fremskynde disse ellers langsomme reaktioner i håb om at bruge mineaffald til at bekæmpe klimaændringer. Det er et praktisk kulstoffangende trick, der også kan fungere med de calcium- og magnesiumrige biprodukter fra nikkel-, kobber-, diamant- og platinminedrift.

Det første håb er at opveje de rigelige kulstofemissioner fra minedrift selv ved at bruge disse mineraler, der allerede er udvundet i processen. Men det virkelige håb er, at dette tidlige arbejde giver dem mulighed for at finde ud af, hvordan man effektivt og billigt kan grave mineraler op, potentielt inklusive asbest, specifikt med det formål at trække enorme mængder drivhusgas ned fra atmosfæren.

Dekarbonisering af miner i det næste årti hjælper os bare med at opbygge tillid og knowhow til rent faktisk at mine med henblik på negative emissioner, siger Gregory Dipple, professor ved University of British Columbia og en af førende forskere inden for dette nye område .

Accelererer en meget langsom cyklus

FN’s klimapanel fundet at ethvert scenarie, der ikke opvarmer planeten med mere end 1,5 ˚C, vil kræve næsten at eliminere emissioner i midten af ​​århundredet, samt at fjerne 100 milliarder til 1 billion tons kuldioxid fra luften i dette århundrede. At holde opvarmningen under 2˚C kan nødvendiggøre udsugning af 10 milliarder tons om året i 2050 og 20 milliarder årligt i 2100, en undersøgelse fra National Academies fundet .

Det er en så stor mængde, at vi næsten helt sikkert bliver nødt til at bruge en række forskellige metoder for at komme tæt på, herunder plantning af træer og øget kulstofoptagelse i landbrugsjord. Det særlige løfte om at bruge mineraler til at trække kuldioxid ned er, at det kan gøres i massiv skala - og effektivt ville gemme det væk for evigt.

Caleb Woodall afsætter asbestprøver i en Ziplock-pose til senere analyse.

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LAB

Mineralisering er allerede den vigtigste mekanisme, naturen bruger i det såkaldte langsomme kulstofkredsløb. Kuldioxiden i regnvandet opløser basiske klipper og producerer magnesium, calcium og andre forbindelser, der kommer ind i havene. Der omdanner livet i havet materialerne til skaller og skeletter, der til sidst bliver til kalksten og andre stentyper.

Der er mere end nok mineraler til at binde al den kuldioxid, vi nogensinde har udledt og mere. Problemet er, at langt de fleste er spærret inde i fast bjergart, der ikke kommer i kontakt med drivhusgassen. Selv når de er udsat i klippefremspring, tager det lang tid, før disse reaktioner opstår.

Men en række forskellige indgreb kan transformere den naturlige langsomme kulstofcyklus til en hurtigere. Disse omfatter fysiske processer som blot at grave materialerne op, slibe dem ned til finere partikler og sprede dem i tynde lag, hvilket alt sammen øger det reaktive overfladeareal, der udsættes for kuldioxid. Der er også måder at fremskynde de kemiske reaktioner ved at tilføje varme eller forbindelser som syrer.

Dette er den gigantiske, uudnyttede mulighed, der kunne fjerne enorme mængder CO2, siger Roger Aines, leder af Carbon Initiative ved Lawrence Livermore National Lab, som ledsagede Woodall på ekskursionen i Californien.

Den rigtige opskrift

Dipple udforsker en række forskellige måder at gøre dette på.

I et pilotprojekt sidste år, finansieret af diamantfirmaet De Beers og Natural Resources Canada, brugte han og hans kolleger tailings fra en mine i Canadas nordvestlige territorier til at fange kuldioxid frigivet fra en tank. Pointen var at vurdere muligheden for at bruge mineraler til at opfange og opbevare gassen fra røgstrømmen fra et kraftværk.

Holdet udfører nu et feltforsøg for et foreslået nikkelanlæg i British Columbia. De har anbragt tailings fra efterforskningsboringer i diverse beholdere og måler reaktionshastighederne, der er resultatet af brug af forskellige kemiske tilsætningsstoffer og processer under forskellige vejrforhold. Men de forventer, at blot tilføjelse af vand og effektiv bearbejdning af materialerne hurtigt vil fjerne kuldioxid fra luften og danne en solid blok, der kan begraves.

Fordi den foreslåede operation primært vil køre på vandkraft, anslår de, at brug af kun 30% af de mest reaktive tailings fra minerne ville gøre operationen kulstofneutral. Brug af omkring 50% ville gøre det kulstofnegativt.

Men ikke alle mineaffald er skabt lige. I et separat projekt udfører Wilcox og Woodall feltarbejde ved en platin-, palladium- og nikkelmine i Montana i håb om at udvikle måder til at fremskynde kulstoffangende reaktioner med mindre end ideelle biprodukter. De vigtigste mineraler i tailings er plagioklas feldspat, som holder magnesium og calcium i en stram kemisk struktur, hvilket gør dem mindre reaktive end andre typer mineaffald.

Tilbage i laboratoriet tester de, om anvendelse af varme og tilføjelse af ammoniumsalte og visse svage syrer kan nedbryde bindingerne og frigøre mere calcium og magnesium for at få fat i kuldioxid.

Hvis vi kan komme med en opskrift på alle disse forskellige tailings, kan mulighederne eksplodere, siger Wilcox.

Næste skridt

Woodall udforsker asbeststeder, fordi han håber at finde en, der kan fungere godt til et efterfølgende feltforsøg for at evaluere måder at accelerere kulstofoptagelsen på.

Tilgangene kunne omfatte at sprede materialet ud for at øge det reaktive overfladeareal, køre blæsere, der øger mængden af ​​luft, der strømmer over asbesten, eller direkte indsprøjtning af koncentreret kuldioxid i mineralgruberne.

Over tid skulle disse processer danne en blanding af løst bundet sten og snavs, hovedsageligt sammensat af magnesiumcarbonater, bikarbonat og calciumcarbonat, som simpelthen kunne efterlades på plads, siger Aines. Konvertering af asbest ville også hjælpe med at rydde op i disse områder.

Men er det sikkert at blæse luft rundt om asbest? Og ville sådanne bestræbelser fuldt ud afhjælpe disse giftige steder?

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LAB

I betragtning af sundhedsrisiciene ved asbest, hvor - eller endda om - ethvert efterfølgende arbejde finder sted, vil afhænge af afgørelser fra videnskabelige tilsynsudvalg og regulerende embedsmænd.

Det er muligt, at en vis mængde asbest ville forblive eller kunne spredes i løbet af arbejdet, siger Aines. Det er blandt de nøglespørgsmål, der skal testes, tilføjer han.

Det er også grunden til, at det er vigtigt at udføre sådant arbejde på et begrænset sted, og hvorfor enhver forskning eller efterfølgende fuldskalaindsats skal følge de klare regler og processer for at arbejde med disse materialer. Woodall understreger, at de ville tage alle de nødvendige forholdsregler, herunder at sprøjte materialerne ned med vand for at forhindre asbest i at flyde rundt, samt bruge sensorer til at overvåge eksponeringsniveauer.

Kommende udfordringer

I sidste ende vil mineaffald i sig selv ikke bringe os ret langt.

Woodall anslår, at et asbeststed i Vermont, med omkring 30 millioner tons affald, kunne opfange så meget som 12 millioner tons kuldioxid. Miner producerer globalt nok mineralske biprodukter til at fange næsten 40 millioner tons kuldioxid om året, ifølge National Academies undersøgelse.

Men alt det er kun en lille brøkdel af de milliarder af tons kuldioxid, der skal opfanges for at kunne håndtere klimaændringer meningsfuldt. Så at komme i nærheden af ​​den nødvendige skala vil kræve opgravning af flere af mineralerne.

Woodall og Aines siger begge, at det kunne omfatte asbest, givet hvor reaktivt det er, hvis feltforsøg viser, at processen er effektiv og sikker.

Men den idé vil helt sikkert give anledning til alvorlige bekymringer i betragtning af de sundhedsrisici, som asbest udgør. Og der er masser af andre mineralske muligheder, selvom de ikke er helt så ideelle.

Andre forskningsgrupper og nonprofitorganisationer ser allerede på måder at sætte yderligere mineraler på arbejde, når de er udvundet, herunder: spredning af jordbunden olivin langs strandene eller sprøjte basaltstøv på landbrugsjord for at absorbere kuldioxid og hjælpe med at gøde afgrøder.

Udvinding af materialer i langt større skala vil dog stå over for en række udfordringer. Minedrift i sig selv er miljøødelæggende. Al den energi, der kræves til at udvinde, male, distribuere og behandle mineralerne, vil tære på eventuelle emissionsreduktioner. Og der kan være alvorlige grænser for den tilgængelige jord, især da det kan tage år for de fleste af mineralerne at reagere med kuldioxid.

For eksempel vil fjernelse af 2,5 milliarder tons CO2 om året ved hjælp af magnesiumoxid kræve et 10 centimeter tykt (næsten 4 tommer) lag, der dækker omkring 15.000 kvadratkilometer (næsten 5.800 kvadrat miles), ifølge et Nature Communications papir i juli . Det svarer til lidt mere end 5% af Nevada.

Men den største anstødssten er omkostningerne. Wilcox siger, at det kan køre mere end $200 per ton all-in, hvilket er langt dyrere end at plante træer.

Det er muligt, at nogle af materialerne kan indgå i kommercielle produkter, såsom tilslag i beton, for at dække omkostningerne. En vis grad af frivillig kulstofkompensation, hvor folk eller virksomheder betaler for at udligne deres egne emissioner, kunne også hjælpe. Men at komme til en skala på milliarder af tons, mener de fleste iagttagere, vil tage aggressive offentlige politikker, der sætter høje priser på kulstofforurening eller skaber generøse incitamenter til at fjerne den.

skjule