二氧化碳的库

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如果有一种简单的方法可以将燃煤电厂烟囱排放的二氧化碳转化为岩石,并使其安静地位于地球深处,那会怎么样?这将避开当前碳存储计划的一个关键症结,这些计划包括将二氧化碳注入多孔沉积岩地层(如砂岩)——气体最终可能会逸出,渗回地表并进入大气,从而使地球变暖。

玄武岩是地壳的一部分,可以替代沉积结构。玄武岩中的矿物质,包括镁、钙和铁,逐渐与二氧化碳反应,在玄武岩的孔隙和缝隙中形成碳酸盐晶体,将碳封存在永久性固体中。这个过程被称为加速风化,可以捕获大量的二氧化碳。工程师们现在正试图将这种化学反应转化为实践。

今年夏天,在华盛顿州瓦卢拉附近,工程师们将近 1,000 公吨的二氧化碳注入地下 800 多米的层状玄武岩中。在接下来的一年里,他们将监测这些碳酸盐晶体出现的速度和范围。一些科学家推测,这个过程自然发生需要数千年,但实验室结果表明,它可以在不到十年的时间内发生。“不是 1000 年——甚至不是几个世纪,”太平洋西北国家实验室的环境工程师 Pete McGrail 说,该实验室负责监督该项目。“我们说的是几年到几十年完成矿化。”这足够快,可以在应对全球变暖的斗争中发挥作用。研究人员预计在 12 月获得他们的第一批钻探样本时会了解更多信息。


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在冰岛的第二个项目 CarbFix 中,工程师们计划在两年内注入 1,500 吨二氧化碳。根据哥伦比亚大学参与这项工作的研究员 Juerg Matter 的说法,他们计划在 2014 年 5 月和 6 月提取样本,并将继续监测到明年 12 月。

一些科学家对碳酸盐矿物是否像希望的那样防渗持怀疑态度。德克萨斯大学奥斯汀分校的地质学家和碳封存专家 Susan Hovorka 说,在某些条件下,地表深处的水可能会流过碳酸盐晶体并溶解出二氧化碳,从而使气体可能渗到地表。她指出,需要进行测试以确定玄武岩保留碳的能力。

McGrail 说,碳存储的主要障碍是政策而不是技术诀窍。如果没有一些经济激励措施以这种(或任何)方式封存二氧化碳,这种做法不太可能 распространяться。但是,如果试点项目证明气体可以被锁定在地下,并且政策制定者随后对碳征税,那么玄武岩可能提供可行的存储选择。印度许多燃煤发电厂中约有四分之一位于被称为德干地盾的巨大玄武岩地层之上。如果玄武岩可以将我们的全球变暖罪魁祸首送回其来源,那么就会有大量的二氧化碳准备好发挥作用。

大众科学杂志第 309 卷第 6 期这篇文章最初以“将泵入地下的二氧化碳变成石头”为标题发表于大众科学杂志 第 309 卷第 6 期(),第 41 页
doi:10.1038/scientificamerican1213-41
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