211service.com
Jak mohl zelený písek zachytit miliardy tun oxidu uhličitého
Zelená písečná pláž Papakōlea na Havaji. Projekt Vesta
Pár zátok lemovaných palmami tvoří dva úzké zářezy, asi čtvrt míle od sebe, podél pobřeží nezveřejněného ostrova kdesi v Karibiku.
Po návštěvě místa na začátku března vědci z neziskové organizace Project Vesta v San Franciscu zjistili, že dvojité vstupy poskytují ideální místo pro studium obskurní metody zachycování oxidu uhličitého, který způsobuje změnu klimatu.
Později v tomto roce projekt Vesta plánuje rozšířit zelený vulkanický minerál známý jako olivín, rozemletý na velikost částic písku, přes jednu z pláží. Vlny dále rozbijí vysoce reaktivní materiál a urychlí řadu chemických reakcí, které vytáhnou skleníkový plyn ze vzduchu a uzamknou ho ve schránkách a kostrách měkkýšů a korálů.
Tento proces, spolu s dalšími formami toho, co je známé jako zesílené minerální zvětrávání, by mohl potenciálně uložit stovky bilionů tun oxidu uhličitého, podle loňskou zprávu Národních akademií . To je mnohem více oxidu uhličitého, než lidé vypumpovali od začátku průmyslové revoluce. Na rozdíl od metod odstraňování uhlíku, které se spoléhají na půdu, rostliny a stromy, by bylo účinně trvalé. A Project Vesta alespoň věří, že by to mohlo být levné, v řádu 10 dolarů za tunu uloženého oxidu uhličitého, jakmile to bude provedeno ve velkém měřítku.
Ale i kolem tohoto konceptu jsou velké otázky. Jak těžíte, drtíte, přepravujete a rozšiřujete obrovské množství nezbytných minerálů, aniž byste produkovali více emisí, než materiál odstraní? A kdo to zaplatí?
Pak existují konkrétní výzvy týkající se přístupu Project Vesta. Výzkumníci zatím nevědí, jak moc vlny urychlí tyto procesy, jak dobře můžeme měřit a ověřit absorpci uhlíku, jaké druhy dopadů na životní prostředí mohou mít za následek, nebo jak ochotně veřejnost přijme myšlenku vylévat mleté zelené minerály podél mořských pobřeží. .
Mnoho z toho není testováno, říká Phil Renforth, docent na Heriot-Watt University ve Skotsku, který studuje vylepšené zvětrávání.
Nevyužitá příležitost
Minerální zvětrávání je jedním z hlavních mechanismů, které planeta používá k recyklaci oxidu uhličitého napříč geologickými měřítky. Oxid uhličitý zachycený v dešťové vodě ve formě kyseliny uhličité rozpouští zásadité horniny a minerály – zejména ty bohaté na křemičitany, vápník a hořčík, jako je olivín. To produkuje hydrogenuhličitan, vápenaté ionty a další sloučeniny, které se dostávají do oceánů, kde je mořské organismy tráví a přeměňují na stabilní pevný uhličitan vápenatý, který tvoří jejich schránky a kostru.
Chemické reakce uvolňují vodík a kyslík ve vodě, aby se ze vzduchu vytáhlo více oxidu uhličitého. Mezitím, jak koráli a měkkýši umírají, jejich zbytky se usazují na dně oceánu a tvoří vrstvy vápence a podobných typů hornin. Uhlík tam zůstává uzavřen po miliony až stovky milionů let, dokud se znovu neuvolní vulkanickou činností.
Tento přirozený mechanismus stáhne ročně nejméně půl miliardy metrických tun oxidu uhličitého. Problém je v tom, že společnost neustále odčerpává více než 35 miliard tun ročně. Kritická otázka tedy zní: Můžeme tento proces radikálně urychlit a rozšířit?
Myšlenka využít zvětrávání k boji proti změně klimatu není nová. Článek publikovaný v Nature navrženo pomocí silikátů k zachycení oxidu uhličitého před 30 lety. O pět let později, výzkumník Exxon Haroon Kheshgi navrhl používat nehašené vápno za stejným účelem a téhož roku Klaus Lackner, průkopník v odstraňování uhlíku , hodnotili různé potenciální typy hornin a metody.
Zlepšenému zvětrávání se však v posledních desetiletích dostalo jen málo pozornosti ve srovnání s jednoduššími přístupy, jako je sázení stromů, změna zemědělských postupů nebo dokonce stavba strojů na odsávání CO2 . Je to z velké části proto, že je to těžké, říká Jennifer Wilcox, profesorka chemického inženýrství, která studuje zachycování uhlíku na Worcester Polytechnic Institute v Massachusetts. Každý přístup má své konkrétní výzvy a kompromisy, ale dostat správné minerály ve správné velikosti na správné místo za správných podmínek je vždy nákladný a složitý úkol.
Stále více výzkumníků se však začíná na technologii dívat blíže, protože význam odstraňování uhlíku roste a uzavírají další studie že existují způsoby, jak uvést jeho náklady do souladu s jinými přístupy. Pokud je to dostatečně levné ve velkém měřítku, doufáme, že firemní uhlíkové kompenzace, veřejné politiky jako uhlíkové daně nebo prodejné vedlejší produkty z procesu, jako např. kamenivo používané v betonu by mohly vytvořit nezbytné pobídky pro organizace k provádění těchto praktik.
V současné době probíhá několik projektů. Výzkumníci na Islandu byli stabilním potrubím roztok oxidu uhličitého zachycené z elektráren nebo strojů na odstraňování uhlíku do čedičových útvarů hluboko pod zemí, kde je vulkanická hornina překryje do stabilních uhličitanových minerálů. Leverhulme Center for Climate Change Mitigation, Sheffield, Anglie, provádí terénní testy na University of Illinois v Urbana-Champaign, aby posoudily, zda čedičový kamenný prach přidaný do kukuřičných a sójových polí může fungovat jako hnojivo i jako prostředek k odsávání oxidu uhličitého.
Mezitím Gregory Dipple z University of British Columbia spolu s kolegy z dalších univerzit v Kanadě a Austrálii zkoumá různá využití rozemletých, vysoce reaktivních minerálů produkovaných jako vedlejší produkt těžby niklu, diamantů a platiny. Jedním z nápadů je jednoduše je položit přes pole, přidat vodu a efektivně zpracovat kejdu. Očekávají, že takzvaná důlní hlušina rychle stáhne a mineralizuje oxid uhličitý ze vzduchu, čímž vytvoří pevný blok, který lze pohřbít. Jejich modely ukazují, že by to mohlo eliminovat uhlíkovou stopu určitých dolů, nebo dokonce způsobit, že operace budou uhlíkově negativní.
Toto je jedna z velkých nevyužitých příležitostí v odstraňování oxidu uhličitého, říká Roger Aines, vedoucí Carbon Initiative v Lawrence Livermore National Lab. Poznamenává, že krychlový kilometr ultramafické horniny, která obsahuje vysoké hladiny hořčíku, může absorbovat miliardu tun oxidu uhličitého.
V takovém měřítku těžíme skálu neustále, říká. Neexistuje nic jiného, co by mělo takovou škálovatelnost ve všech řešeních, která máme.
' V divočině'
Projekt Vesta odhalené plány pokročit s pilotní studií v Karibiku v květnu. To těsně následovalo online platební společnost Stripe oznámení, že bude platit předem nezisková organizace odstraní 3 333 tun oxidu uhličitého za 75 USD za tunu, jako součást svého závazek utratit alespoň 1 milion $ ročně o projektech s negativními emisemi.
Projekt Vesta zajistil místní povolení k zahájení odběru vzorků na plážích a má v úmyslu oznámit umístění, jakmile bude dokončeno schválení experimentu, říká Tom Green, výkonný ředitel. Celkové náklady na projekt odhaduje na zhruba 1 milion dolarů.
Ústředním cílem studie, která ponechá druhou pláž v normálním stavu jako kontrola, je začít řešit některé vědecké neznámé, které obklopují pobřežní zesílené zvětrávání.
PROJEKT VESTAVýzkum a laboratorní simulace zjistily, že vlny výrazně urychlí rozklad olivínu a jedna papír uzavřen že provedení tohoto procesu na 2 % šelfových moří s největší energií na světě by mohlo kompenzovat všechny roční lidské emise.
Ale hlavním problémem je, že materiály musí být jemně namlety, aby bylo zajištěno, že naprostá většina odstraňování uhlíku se odehrává v průběhu let, nikoli desetiletí. Někteří výzkumníci zjistili, že by to bylo tak nákladné a energeticky náročné a samo o sobě by produkovalo tak významné emise, že přístup by nebyl životaschopný . Jiní přesto usuzují, že odstraní podstatně více oxidu uhličitého, než vyprodukuje.
Existuje docela významný soubor výzkumu, který dokazuje, že to funguje a má potenciál, říká Green. Ale teď musíme udělat nějaké skutečné experimenty ve volné přírodě.
Projekt Vesta doufá, že vědce dostanou na místo, aby do konce roku zahájili skutečný experiment. Poté, co roznesou olivín přes jednu z pláží, budou pečlivě sledovat, jak rychle se částice rozpadají a odplavují. Budou také měřit, jak se mění kyselost, úrovně uhlíku a mořský život v zátoce, stejně jako jak se tyto úrovně posouvají dále od pláže a jak se porovnávají podmínky na kontrolním místě.
Experiment pravděpodobně potrvá rok nebo dva. Nakonec tým doufá, že vytvoří data, která demonstrují, jak rychle tento proces funguje a jak dobře dokážeme zachytit a ověřit další absorpci oxidu uhličitého. Všechny tyto poznatky lze použít ke zdokonalování vědeckých modelů.
Další oblastí zájmu, kterou budou také pečlivě sledovat, je potenciální vedlejší účinky na životní prostředí .
Minerály jsou účinně geologické antacidy, takže by měly snížit acidifikaci oceánů alespoň na velmi lokálních úrovních, což může být přínosem pro některé citlivé pobřežní druhy. Ale olivín může také obsahovat stopová množství železa, křemičitanů a dalších materiálů, které by mohly stimulovat růst určitých druhů řas a fytoplanktonu a jinak měnit ekosystémy a potravní řetězce způsoby, které by mohly být těžko předvídatelné, říká Francesc Montserrat, hostující výzkumník mořské ekologie na univerzitě v Amsterdamu a vědecký poradce projektu Vesta.
Masivní podpora
Někteří naznačují, že Project Vesta možná přeprodává potenciál nebo slevuje z obtíží svého přístupu, zejména s pravděpodobností veřejného odporu proti návrhům rozlévat materiály podél mořských pobřeží.
Myslím, že část sociální licence ještě nikdo netestoval, říká Heriot-Watt's Renforth, který vystupoval jako vědecký recenzent nákupů uhlíku Stripe .
Projekt Vesta's Green uznává mnoho nejistot kolem pobřežního zvětrávání. Zdůrazňuje však, že smyslem celého projektu je vyplnit některá vědecká prázdná místa a ukázat, že to lze udělat za 10 dolarů za tunu. Domnívá se, že pokud ano, trhy, politiky a veřejnost budou tento koncept stále více podporovat, zvláště když se zvyšují rizika nekontrolovaného globálního oteplování.
Svět se posouvá směrem k místu, kde lidé začínají více věřit ve změnu klimatu a více, že s tím musíme něco udělat, říká. Za pět až deset let si myslím, že budeme žít ve světě, kde je masivní podpora zachycování uhlíku.