Hvordan grønt sand kunne opfange milliarder af tons kuldioxid

Det grønne sand Papakōlea Beach på Hawaii. Projekt Vesta

Et par palme-kantede bugter danner to smalle indhak, omkring en kvart mil fra hinanden, langs kystlinjen af ​​en ikke afsløret ø et sted i Caribien.

Efter et besøg på stedet i begyndelsen af ​​marts fastslog forskere fra San Francisco nonprofit-projektet Vesta, at de to indløb var et ideelt sted at studere en obskur metode til at fange kuldioxiden, der driver klimaændringerne.

Senere på året planlægger Project Vesta at sprede et grønt vulkansk mineral kendt som olivin, malet ned til størrelsen af ​​sandpartikler, hen over en af ​​strandene. Bølgerne vil yderligere nedbryde det meget reaktive materiale og fremskynde en række kemiske reaktioner, der trækker drivhusgassen ud af luften og låser den inde i skallerne og skeletterne af bløddyr og koraller.

Denne proces, sammen med andre former for, hvad der er kendt som forbedret mineralforvitring, kan potentielt opbevare hundreder af billioner af tons kuldioxid ifølge en rapport fra de nationale akademier sidste år . Det er langt mere kuldioxid, end mennesker har pumpet ud siden starten af ​​den industrielle revolution. I modsætning til metoder til fjernelse af kulstof, der er afhængige af jord, planter og træer, ville det være effektivt permanent. Og Project Vesta mener i det mindste, at det kan være billigt, i størrelsesordenen $10 pr. ton lagret kuldioxid, når det først er gjort i stor skala.

Men der er også store spørgsmål omkring dette koncept. Hvordan udvinder, maler, sender og spreder du de enorme mængder af mineraler, der er nødvendige, uden at producere flere emissioner, end materialet fjerner? Og hvem skal betale for det?

Så er der særlige udfordringer omkring Projekt Vestas tilgang. Forskere ved endnu ikke, hvor meget bølger vil fremskynde disse processer, hvor godt vi kan måle og verificere kulstofoptagelsen, hvilke slags miljøeffekter der kan resultere, eller hvor let offentligheden vil omfavne ideen om at hælde jorden grønne mineraler langs kysterne .

Meget af dette er uafprøvet, siger Phil Renforth, en lektor ved Heriot-Watt University i Skotland, som studerer forbedret forvitring.

En uudnyttet mulighed

Mineralforvitring er en af ​​de vigtigste mekanismer, som planeten bruger til at genbruge kuldioxid på tværs af geologiske tidsskalaer. Kuldioxiden, der fanges i regnvand, i form af kulsyre, opløser basiske klipper og mineraler - især dem, der er rige på silikat, calcium og magnesium, som olivin. Dette producerer bikarbonat, calciumioner og andre forbindelser, der siver deres vej ind i havene, hvor marine organismer fordøjer dem og omdanner dem til det stabile, faste calciumcarbonat, der udgør deres skaller og skeletter.

De kemiske reaktioner frigør brint og ilt i vand for at trække mere kuldioxid ud af luften. I mellemtiden, når koraller og bløddyr dør, sætter deres rester sig ned på havbunden og danner lag af kalksten og lignende klippetyper. Kulstoffet forbliver låst derinde i millioner til hundreder af millioner af år, indtil det frigives igen gennem vulkansk aktivitet.

Denne naturlige mekanisme trækker mindst en halv milliard tons kuldioxid årligt ned. Problemet er, at samfundet støt og roligt pumper mere end 35 milliarder tons ud hvert år. Så det kritiske spørgsmål er: Kan vi radikalt accelerere og opskalere denne proces?

Ideen om at udnytte vejret til at bekæmpe klimaændringer er ikke ny. Et papir udgivet i Nature foreslået at anvende silikater at fange kuldioxid for 30 år siden. Fem år senere, Exxon-forsker Haroon Kheshgi foreslog at bruge brændt kalk til samme formål, og samme år Klaus Lackner, en pioner inden for kulstoffjernelse , vurderet en række potentielle bjergarter og metoder.

Men forbedret forvitring har fået lidt opmærksomhed i årtierne siden i forhold til mere ligetil tilgange som at plante træer, ændre landbrugspraksis eller endda bygge CO2-sugende maskiner . Det er i høj grad, fordi det er svært at gøre, siger Jennifer Wilcox, en kemiingeniørprofessor, der studerer kulstoffangst ved Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts. Hver tilgang har sine særlige udfordringer og afvejninger, men at få de rigtige mineraler i den rigtige størrelse til det rigtige sted under de rigtige forhold er altid en omkostningsfuld og kompleks opgave.

Flere forskere er dog begyndt at se nærmere på teknologien, efterhånden som betydningen af ​​kulstoffjernelse vokser og konkluderer flere undersøgelser at der er måder at bringe dets omkostninger på linje med andre tilgange. Hvis det er billigt nok i stor skala, er håbet, at virksomhedernes CO2-udligning, offentlige politikker som kulstofafgifter eller salgbare biprodukter fra processen, som f.eks. det tilslag, der anvendes i beton , kunne skabe de nødvendige incitamenter for organisationer til at udføre denne praksis.

En håndfuld projekter er nu i gang. Det har forskere i Island været støt røre en kuldioxidopløsning indfanget fra kraftværker eller kulstoffjernelsesmaskiner til basaltformationer dybt under jorden, hvor den vulkanske klippe dækker den til stabile karbonatmineraler. Leverhulme Center for Climate Change Mitigation, i Sheffield, England, kører feltforsøg ved University of Illinois i Urbana-Champaign for at vurdere, om basaltstenstøv tilsat majs- og sojamarker kunne fungere som både gødning og et middel til at trække kuldioxid ned.

I mellemtiden udforsker Gregory Dipple ved University of British Columbia sammen med kolleger fra andre universiteter i Canada og Australien forskellige anvendelser for de nedgravede, meget reaktive mineraler, der produceres som et biprodukt af nikkel-, diamant- og platinminedrift. En idé er blot at lægge dem på tværs af en mark, tilføje vand og effektivt bearbejde gyllen. De forventer, at de såkaldte mineaffald hurtigt trækker ned og mineraliserer kuldioxid fra luften og danner en solid blok, der kan begraves. Deres modeller viser, at det kan eliminere kulstofaftrykket fra visse miner eller endda gøre driften kulstofnegativ.

Dette er en af ​​de store uudnyttede muligheder inden for fjernelse af kuldioxid, siger Roger Aines, leder af Carbon Initiative ved Lawrence Livermore National Lab. Han bemærker, at en kubikkilometer ultramafisk sten, som indeholder høje niveauer af magnesium, kan absorbere en milliard tons kuldioxid.

Vi miner sten i den skala hele tiden, siger han. Der er intet andet, der har den slags skalerbarhed i alle de løsninger, vi har.

' I det vilde'

Projekt Vesta afslørede planer at gå videre med sit pilotstudie i Caribien i maj. Det fulgte tæt online betalingsfirmaet Stripe's meddelelse om, at den ville forudbetale nonprofiten til at fjerne 3.333 tons kuldioxid for $75 pr. ton, som en del af dets forpligtelse til at bruge mindst 1 million dollars årligt på negative emissionsprojekter.

Projekt Vesta har sikret sig lokal tilladelse til at begynde at udføre prøveudtagning ved strandene og har til hensigt at annoncere placeringen, når det er endelige godkendelser til at gå videre med eksperimentet, siger Tom Green, den administrerende direktør. Han anslår de samlede omkostninger for projektet til omkring 1 million dollars.

Det centrale mål med undersøgelsen, som vil efterlade den anden strand i sin normale tilstand som en kontrol, er at begynde at adressere nogle af de videnskabelige ukendte, der omgiver kystforstærket forvitring.

PROJEKT VESTA

Forskning og laboratoriesimuleringer har fundet ud af, at bølger betydeligt vil fremskynde nedbrydningen af ​​olivin, og en papir afsluttet at udførelsen af ​​denne proces på tværs af 2% af verdens mest energiske sokkelhave kunne opveje alle årlige menneskelige emissioner.

Men en stor udfordring er, at materialerne skal finmales for at sikre, at langt størstedelen af ​​kulstoffjernelsen udfolder sig over år frem for årtier. Nogle forskere har fundet ud af, at dette ville være så dyrt og energikrævende og producere så betydelige emissioner alene, at tilgangen ville ikke være holdbar . Alligevel konkluderer andre, at det vil fjerne betydeligt mere kuldioxid, end det producerer.

Der er en ret betydelig forskning, der viser, at dette virker og har potentiale, siger Green. Men nu skal vi lave nogle rigtige eksperimenter i naturen.

Projekt Vesta håber at få forskere til stedet for at begynde det egentlige forsøg inden årets udgang. Efter at de har spredt olivinen over en af ​​strandene, vil de nøje overvåge, hvor hurtigt partiklerne nedbrydes og vaskes væk. De vil også måle, hvordan surhedsgrad, kulstofniveauer og marint liv ændrer sig i bugten, samt hvor meget disse niveauer flytter sig længere fra stranden, og hvordan forholdene på kontrolstedet sammenlignes.

Forsøget vil sandsynligvis vare et år eller to. I sidste ende håber holdet at producere data, der viser, hvor hurtigt denne proces fungerer, og hvor godt vi kan fange og verificere yderligere kuldioxidoptagelse. Alle disse resultater kan bruges til at forfine videnskabelige modeller.

Et andet område af bekymring, som de også vil overvåge nøje, er potentielle miljømæssige bivirkninger .

Mineralerne er reelt geologisk syreneutraliserende, så de bør reducere havforsuring i det mindste på meget lokale niveauer, hvilket kan gavne nogle følsomme kystnære arter. Men olivin kan også indeholde spormængder af jern, silikat og andre materialer, som kan stimulere væksten af ​​visse typer alger og planteplankton og andet. ændre økosystemer og fødekæder på måder, der kunne være svære at forudsige, siger Francesc Montserrat, en gæsteforsker i marin økologi ved Universitetet i Amsterdam og en videnskabelig rådgiver for Project Vesta.

Massiv støtte

Nogle tyder på, at Project Vesta måske oversælger potentialet eller udelukker vanskelighederne ved sin tilgang, især sandsynligheden for offentlig tilbageslag mod forslag om at hælde materialer langs kysterne.

Jeg tror ikke, der er nogen, der har testet den sociale licensdel endnu, siger Heriot-Watts Renforth, der fungerede som videnskabelig anmelder for Stripes kulstofkøb .

Projekt Vesta’s Green anerkender de mange usikkerheder omkring kystvejr. Men han understreger, at hele pointen med projektet er at udfylde nogle af de videnskabelige tomrum og demonstrere, at det kan lade sig gøre for 10 dollars pr. ton. Hvis det er tilfældet, mener han, vil markeder, politikker og offentligheden i stigende grad komme til at støtte konceptet, især efterhånden som risikoen for ukontrolleret global opvarmning stiger.

Verden bevæger sig hen imod et sted, hvor folk begynder at tro mere på klimaforandringerne og mere på, at vi skal gøre noget ved det, siger han. Om fem til 10 år tror jeg, at vi vil leve i en verden, hvor der er massiv støtte til kulstoffangst.

skjule