Войти
Схема, показывающая как земное, так и геологическое связывание выбросов двуокиси углерода из тяжелая промышленность, такая как химический завод.секвестрация углерода или удаление диоксида углерода (CDR) - это долгосрочное удаление, улавливание или связывание двуокиси углерода из атмосферы для замедления или обращения вспять загрязнения атмосферы CO2 и для смягчения или обращения вспять глобального потепления.
Двуокись углерода (CO. 2) естественным образом улавливается из атмосферы посредством биологических, химические и физические процессы. Эти изменения могут быть ускорены за счет изменений в землепользовании и сельскохозяйственных методах, таких как преобразование сельскохозяйственных угодий и пастбищ домашнего скота в земли для выращивания быстрорастущих растений, не являющихся культурными. Искусственные процессы были разработаны для создания аналогичных эффектов, в том числе крупномасштабного искусственного улавливания и секвестрации промышленно производимого CO. 2с использованием подземных соленых водоносных горизонтов, резервуаров, океанской воды, стареющие нефтяные месторождения или другие поглотители углерода, биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода, biochar, удобрение океана, усиление атмосферных воздействий и прямой захват воздуха в сочетании с хранением.
Вероятная потребность в CDR была публично выражена рядом лица и организации, занимающиеся проблемами изменения климата, в том числе глава МГЭИК Раджендра Пачаури, Исполнительный секретарь РКИК ООН Кристиана Фигерес и Институт всемирного наблюдения. Учреждения с основными программами, ориентированными на CDR, включают Центр устойчивой энергетики Lenfest при Институте Земли, Колумбийский университет и Центр принятия решений по климату, международное сотрудничество, осуществляемое на базе Департамента инженерии и общественных наук Университета Карнеги-Меллона. Политика.
Carbon seq Уэстрация - это процесс, связанный с улавливанием углерода и долгосрочным хранением атмосферного углекислого газа (CO. 2) и может конкретно относиться к:
Двуокись углерода может улавливаться как чистый побочный продукт в процессах, связанных с переработкой нефти или из дымовых газов электроэнергетики. Связывание CO. 2включает в себя часть накопления по улавливанию и хранению углерода, которая относится к крупномасштабному искусственному улавливанию и секвестрации промышленно производимого CO. 2с использованием подземных соленых водоносных горизонтов, резервуары, океанская вода, стареющие нефтяные месторождения или другие поглотители углерода.
Связывание углерода описывает длительное хранение диоксида углерода или других форм углерода, чтобы либо смягчить, либо отсрочить глобальное потепление и избежать опасного изменения климата. Это было предложено как способ замедлить накопление в атмосфере и море парниковых газов, которые выделяются при сжигании ископаемого топлива и, в большей степени, вызваны промышленным животноводством.
Двуокись углерода естественным образом улавливается из атмосферы посредством биологических, химических или физических процессов. Некоторые методы искусственной секвестрации используют эти естественные процессы, а некоторые - полностью искусственные.
Есть три способа, которыми может быть осуществлено это изъятие; улавливание после сжигания, улавливание перед сжиганием и кислородное сжигание. Используются самые разнообразные методы разделения, включая газофазное разделение, абсорбцию жидкостью и адсорбцию на твердом теле, а также гибридные процессы, такие как адсорбционные / мембранные системы. Эти вышеупомянутые процессы в основном улавливают выбросы углерода от электростанций, фабрик, предприятий по сжиганию топлива и животноводства нового поколения, когда они переходят на методы восстановительного земледелия, которые используются организациями, стремящимися сократить выбросы углерода от своей деятельности.
Цветение океанического фитопланктона в южной части Атлантического океана, у побережья Аргентины. Стимулирование такого цветения с помощью удобрения железом может заблокировать углерод на морском дне. Биосеквестрация или связывание углерода посредством биологических процессов влияет на глобальный углеродный цикл. Примеры включают значительные климатические колебания, такие как событие Азолла, которое создало текущий арктический климат. В результате таких процессов образовалось ископаемое топливо, а также клатрат и известняк. Манипулируя такими процессами, геоинженеры стремятся усилить секвестрацию.
Торфяные болота действуют как поглотитель углерода из-за накопления частично разложившейся биомассы, которая в противном случае продолжала бы полностью разлагаться. Существуют различия в том, насколько торфяники действуют как поглотитель углерода или источник углерода, что может быть связано с различным климатом в разных частях мира и в разное время года. Создавая новые болота или улучшая существующие, количество углерода, поглощаемого болотами, увеличится.
Облесение - это создание леса на территории, где раньше не было крышка дерева. Лесовосстановление - это повторная посадка деревьев на маргинальных сельскохозяйственных угодьях и пастбищах для включения углерода из атмосферного CO. 2в биомассу. Чтобы этот процесс связывания углерода прошел успешно, углерод не должен возвращаться в атмосферу в результате массового горения или гниения, когда деревья умирают. С этой целью землю, отведенную под деревья, нельзя переоборудовать для других целей, и во избежание экстремальных явлений может потребоваться регулирование частоты нарушений. В качестве альтернативы, древесина из них должна быть изолирована, например, с помощью biochar, биоэнергетики с накоплением углерода (BECS ), захоронена на свалках или «храниться» для использования, например, в строительстве. Однако, если не считать постоянного роста, лесовозобновление с использованием долгоживущих деревьев (>100 лет) будет связывать углерод в течение значительного периода времени и постепенно высвобождать его, сводя к минимуму воздействие углерода на климат в 21 веке. На Земле достаточно места, чтобы посадить дополнительно 1,2 триллиона деревьев. Их посадка и защита компенсируют выбросы CO 2 за 10 лет и улавливают 205 миллиардов тонн углерода. Этот подход поддерживается кампанией Триллион деревьев. Восстановление всего деградировавшего леса в мире приведет к улавливанию примерно 205 миллиардов тонн углерода (что составляет около 2/3 всех выбросов углерода.
В статье, опубликованной в журнале Nature Sustainability, исследователи изучили чистый эффект продолжения они пришли к выводу, что, если в течение следующих 30 лет в новом строительстве будет использоваться 90% изделий из древесины, будет поглощено 700 миллионов тонн углерода.
Международный терминал в Мактан-Себу открылся в 2018 году использовались массивные деревянные балки вместо типичной стальной конструкции. .
Городское лесное хозяйство увеличивает количество углерода, поглощаемого в городах, за счет добавления новых участков деревьев, и связывание углерода происходит в течение всего срока службы дерева. Обычно это практикуется и поддерживается в меньших масштабах, например в городах. Результаты городского лесного хозяйства могут иметь разные результаты в зависимости от типа используемой растительности, s o он может функционировать как поглотитель, но также может функционировать как источник выбросов. Наряду с секвестрацией растениями, которую трудно измерить, но которая, по-видимому, мало влияет на общее количество поглощаемого углекислого газа, растительность может оказывать косвенное воздействие на углерод, уменьшая потребность в энергии.
.
Почвы водно-болотных угодий являются важным поглотителем углерода; 14,5% мирового углерода почвы содержится в водно-болотных угодьях, в то время как только 6% суши в мире состоит из водно-болотных угодий.
По сравнению с естественной растительностью, пахотные земли почвы обеднены почвенным органическим углеродом (SOC). Когда почва превращается из естественных или полуприродных земель, таких как леса, лесные массивы, луга, степи и саванны, содержание SOC в почве снижается примерно на 30-40%. Эти потери связаны с удалением растительного материала, содержащего углерод, с точки зрения урожая. При изменении землепользования содержание углерода в почве будет либо увеличиваться, либо уменьшаться, это изменение будет продолжаться до тех пор, пока почва не достигнет нового равновесия. На отклонения от этого равновесия также может влиять изменчивый климат. Уменьшению содержания SOC можно противодействовать, увеличивая ввод углерода, это можно сделать с помощью нескольких стратегий, например оставлять на поле пожнивные остатки, использовать навоз в качестве удобрения или включать в севооборот многолетние культуры. Многолетние культуры имеют большую долю подземной биомассы, что увеличивает содержание SOC. Во всем мире почвы, по оценкам, содержат>8 580 гигатонн органического углерода, что примерно в десять раз больше, чем в атмосфере и намного больше, чем в растительности.
Модификация сельскохозяйственных методов является признанным методом связывания углерода, поскольку почва может действовать в качестве эффективного поглотителя углерода, компенсирующего до 20% выбросов двуокиси углерода в 2010 году. (См. No-till ). Восстановление органического земледелия и дождевых червей может полностью компенсировать годовой избыток углерода CO2 в 4 Гт в год и снизить остаточный избыток в атмосфере. (См. Компост ).
Методы сокращения выбросов углерода в сельском хозяйстве можно разделить на две категории: сокращение и / или замещение выбросов и усиление удаления углерода. Некоторые из этих сокращений связаны с повышением эффективности хозяйственных операций (например, более экономичное оборудование), а некоторые - с прерываниями в естественном углеродном цикле. Кроме того, некоторые эффективные методы (например, устранение выжигания стерни ) могут негативно повлиять на другие экологические проблемы (более широкое использование гербицидов для борьбы с сорняками, не уничтоженными сжиганием).
Углеродное земледелие - это название множества сельскохозяйственных методов, направленных на улавливание атмосферного углерода в почве, корнях сельскохозяйственных культур, древесине и листьях. Повышение содержания углерода в почве может способствовать росту растений, увеличению содержания органического вещества в почве (повышение урожайности сельскохозяйственных культур), повышению способности почвы удерживать влагу и сокращению использования удобрений (и сопутствующих выбросов парникового газа закиси азота (N2O)). достигли сотен миллионов гектаров во всем мире из почти 5 миллиардов гектаров (1,2 × 1010 акров) мировых сельскохозяйственных угодий. Почвы могут содержать до пяти процентов углерода по весу, включая разлагающуюся растительную и животную материю и биоуголь.
Потенциальные альтернативы улавливанию углерода углеродному сельскому хозяйству включают очистку CO2 из воздуха с помощью машин (прямой захват воздуха); удобрение океанов, чтобы вызвать цветение водорослей, которые после смерти переносят углерод на морское дно; хранение углекислого газа, выделяемого при производстве электроэнергии; и дробление и разбрасывание пород, таких как базальт, которые поглощают атмосферный углерод. Методы землепользования, которые можно сочетать с сельским хозяйством, включают посадку / восстановление лесов захоронение biochar, произведенного анаэробно преобразованной биомассой, и восстановление водно-болотных угодий. (Угольные пласты - это остатки болот и торфяников.)
Хотя бамбуковый лес накапливает меньше общего углерода, чем зрелый лес деревьев, бамбуковая плантация улавливает углерод гораздо быстрее. лучше, чем в зрелом лесу или на плантациях деревьев. Следовательно, выращивание бамбуковой древесины может иметь значительный потенциал поглощения углерода.
Почвы содержат в четыре раза больше углерода, чем хранится в атмосфере. Примерно половина из них находится глубоко в почве. Около 90% углерода этой глубокой почвы стабилизировано минерально-органическими ассоциациями.
Повышение урожайности и эффективности обычно также снижает выбросы, поскольку больше продуктов питания получается при тех же или меньших усилиях. Методы включают более точное использование удобрений, меньшее нарушение почвенного покрова, лучшее орошение и выращивание сортов сельскохозяйственных культур с учетом местных полезных свойств и повышения урожайности.
Замена более энергоемких операций интенсивного сельского хозяйства также может снизить выбросы. Уменьшенная или нулевая обработка почвы требует меньшего использования машины и, соответственно, сжигает меньше топлива на акр. Однако при нулевой обработке почвы обычно увеличивается использование химикатов для борьбы с сорняками, и остатки, которые теперь остаются на поверхности почвы, с большей вероятностью выбрасывают CO. 2в атмосферу по мере разложения, уменьшая чистое сокращение углерода.
На практике большинство сельскохозяйственных операций, при которых послеуборочные пожнивные остатки, отходы и побочные продукты возвращаются в почву, обеспечивают выгоду от хранения углерода. Это особенно характерно для таких практик, как выжигание стерни в полевых условиях - вместо того, чтобы выбросить почти весь накопленный CO. 2в атмосферу, обработка почвы возвращает биомассу в почву.
Все культуры поглощают CO. 2во время роста и выделяют его после сбора урожая. Цель удаления углерода в сельском хозяйстве - использовать урожай и его связь с углеродным циклом для постоянного связывания углерода в почве. Это достигается путем выбора методов земледелия, которые возвращают биомассу в почву и улучшают условия, в которых углерод в растениях будет восстановлен до своей элементарной природы и сохранен в стабильном состоянии. Для этого используются следующие методы:
Практика секвестрации сельскохозяйственных культур может иметь положительное влияние на почву, воздух и качество воды, быть полезной для дикой природы и расширять производство продуктов питания. На деградированных пахотных землях увеличение запаса углерода в почве на 1 тонну может повысить урожайность сельскохозяйственных культур на 20-40 кг с гектара пшеницы, от 10 до 20 кг / га для кукурузы и 0,5 до 1 кг / га для коровьего гороха.
Эффекты связывания почвы могут быть обращены вспять. Если почва нарушена или методы обработки почвы прекращены, почва становится чистым источником парниковых газов. Обычно после 15–30 лет поглощения почва насыщается и перестает поглощать углерод. Это означает, что существует глобальный предел количества углерода, который может удерживать почва.
Многие факторы влияют на затраты на связывание углерода, включая качество почвы, транзакционные издержки и различные внешние эффекты, такие как утечка и непредвиденный экологический ущерб. Поскольку сокращение выбросов CO. 2в атмосфере является долгосрочной проблемой, фермеры могут неохотно применять более дорогие сельскохозяйственные методы, когда нет четких урожаев, почвы или экономической выгоды. Такие правительства, как Австралия и Новая Зеландия, рассматривают возможность разрешить фермерам продавать квоты на выбросы углерода, как только они документально подтвердят, что у них достаточно повышенное содержание углерода в почве.
Удобрение океана железом является примером такого метода геоинженерии. Удобрение железом пытается стимулировать рост фитопланктона, который удаляет углерод из атмосферы, по крайней мере, на период времени. Этот метод является спорным из-за ограниченного понимания его полного воздействия на морскую экосистему, включая побочные эффекты и, возможно, большие отклонения от ожидаемого поведения. Такие эффекты потенциально включают выброс оксидов азота и нарушение баланса питательных веществ в океане.
Естественные явления удобрения железом (например, осаждение богатой железом пыли в водах океана) могут усилить связывание углерода. Кашалоты действуют как агенты оплодотворения железом, когда переносят железо из океанских глубин на поверхность во время поедания добычи и дефекации. Было показано, что кашалоты увеличивают уровни первичнойпродукции и экспорта углерода в глубины океана, откладывая богатые железом фекалии в поверхностных водах Южного океана. Фекалии, богатые железом, вызывают рост фитопланктона и поглощение большего количества углерода из атмосферы. Когда фитопланктон умирает, часть его опускается в океан и уносит с собой атмосферный углерод. Уменьшая численность кашалотов в Южном океане, китобойный промысел привел к тому, что в ежегодно ежегодно остается 200 000 тонн углерода.
предполагает удобрение океана мочевина, вещество, богатое азотом, для стимулирования роста фитопланктона.
Австралийская компания Ocean Nourishing Corporation (ONC) Подробнее утопить сотни тонн мочевины в океан, чтобы увеличить рост фитопланктона, поглощающего CO. 2, как способ борьбы с изменением климата. В 2007 году компания ONC из Сиднея завершила эксперимент с использованием 1 тонны азота в море Сулу у Филиппин.
Поощрение смешивания различных слоев океана может перемещать питательные вещества и растворенные газы., предлагая возможности для геоинженерии. Перемешивание может быть достигнуто путем размещения больших вертикальных питательных веществ воды на поверхности, вызывая цветение водорослей, которые накапливают углерод, когда они растут, и экспортируют углерод, когда они умирают. Это дает результаты, чем-то похожие на удобрение железом. Одним из побочных эффектов является кратковременное повышение уровня CO. 2, что ограничивает его привлекательность.
Морские водоросли растут на мелководье и прибрежных территориях и поглощают значительное количество углерода, который может переноситься в глубину океана с помощью океанических механизмов; водоросли, достигли глубин океана. Кроме того, морские водоросли растут очень быстро, и теоретически их можно собирать и обрабатывать для получения биометана, с помощью анаэробного сбраживания для выработки электроэнергии, с помощью когенерации / ТЭЦ или в качестве замены на природный газ. Одно исследование показало, что, если бы фермы по выращиванию морских водорослей покрывали 9% океана, они могли бы достаточно биометана для удовлетворения эквивалентных земных потребностей в энергии ископаемого топлива, удаление из атмосферы 53 гигатонн из CO. 2 в год и устойчиво 200 кг в год рыбы на человека на 10 миллиардов человек. Идеальные виды для такого разведения и переработки включают Laminaria digitata, Fucus serratus и Saccharina latissima.
Biochar могут быть захоронены, использованы как почвоулучшитель или сжигаемый с использованием улавливания и хранения углерода Биоэнергия с улавливанием углерода и хранением (BECCS) относится к биомассе в электростанциях и котлах, которые используют улавливание и хранили углерода. Углерод, улавливаемый биомассой, будет улавливаться и храниться, таким образом удаляя углекислый газ из атмосферы.
.
Захоронение биомассы (например, деревьев) напрямую имитирует естественные процессы, которые создают ископаемое топливо.
Biochar представляет собой древесный уголь, созданный пиролизом отходов биомассы. Полученный материал добавляется на свалку или используется в качестве улучшителя почвы для создания terra preta. Добавление органического углерода (biochar) - это новая стратегия увеличения запасов углерода в почве в долгосрочной перспективе и смягчения последствий глобального потепления за счет компенсации атмосферного углерода (до 9,5 пг C).
В почве недоступен для окисления до CO. 2и последующего выброса в атмосферу. Эту технику пропагандирует учёный Джеймс Лавлок, создатель гипотезы Гайи. По словам Саймона Шекли, «люди больше говорят о чем-то в диапазоне от одного до двух миллиардов тонн в год».
Механизмы, связанные с biochar, включаются как биоэнергетика с хранением углерода, BECS.
Если бы CO 2 закачивали на дно океана, давления было бы достаточно, чтобы CO 2 находился в его жидкая фаза. Идея закачки в океан, чтобы иметь стабильные стационарные бассейны CO 2 на дне океана. В океане может находиться более тысячи миллиардов тонн CO 2. Однако этот путь секвестрации не так активно используется из-за опасений по поводу воздействия на океанскую жизнь и по поводу ее стабильности. Биологическим решением может быть выращивание морских водорослей, которые естественным образом могут быть экспортированы в глубокий океан, улавливая огромное количество биомассы в морских отложениях.
Устья рек приносит большие количества питательных веществ и мертвого материала из верхнего течения в конечном итоге производит ископаемое топливо. Транспортировка таких материалов, как отходы сельскохозяйственных культур, в море и их опускание на дно эту идею для увеличения накопления углерода. Международные правила сброса отходов на море могут ограничивать или препятствовать использованию этой техники.
Геологическая секвестрация относится к хранению CO 2 под землей в истощенных нефтяных и газовых коллекторах, соляных формаций или глубоких, неизвлекаемых угольных пластах.
После улавливания CO 2 из точечного источника, такого как цементный завод, он будет сжат до ≈100 бар, так что это будет сверхкритическая жидкость. В этой текучей форме CO 2 можно было бы легко транспортировать по трубопроводу к месту хранения. CO 2 затем закачивается глубоко под землю, обычно на расстоянии около 1 км, где он будет стабильным в течение сотен и миллионов лет. В этих условиях хранения плотность сверхкритического CO 2 составляет от 600 до 800 кг / м.
Важными при определении хорошего места для хранения углерода являются: пористость, проницаемость породы, отсутствие разломов и геометрия горных пород. Среда, в которой должен храниться CO 2, в идеале имеет официальную пористость и проницаемость, например, песчаник или известняк. Песчаник может иметь проницаемость от 1 до 10 Дарси и может иметь пористость до ≈30%. Пористая порода должна быть покрыта слоем с низкой проницаемостью, который действует как уплотнение, или покрывающая порода, для CO 2. Сланец - это пример очень хорошего покрывающего порода с проницаемостью от 10 до 10 Дарси. После закачки шлейф CO 2 будет подниматься за счет выталкивающих сил, поскольку он менее плотен, чем его окружение. Как только он наткнется на кепрок, он будет распространяться в стороны, пока не встретит разрыв. Если рядом с зоной нагнетания есть плоскости разлома, существует вероятность того, что CO 2 может мигрировать по разлому к поверхности, просачиваясь в атмосферу, что может быть опасным для жизни в окружающей местности. Другая опасность, связанная с секвестрацией сейсмического углерода, - это индуцированная сейсмичность. Если закачка CO 2 создает слишком высокие подземные давления, пласт разорвется, что приведет к землетрясению.
В ловушке в горной породе CO 2 может находиться в сверхкритической жидкой фазе или растворяться в грунтовой водех / рассоле. Он также может реагировать с минералами в геологической формации с осаждением карбонатов. См. CarbFix.
Мировая емкость хранения нефти и газа оценивается в 675–900 Гт CO 2, а в неразработанных угольных пластах - 15–200 Гт CO 2. Глубокие соляные пласты самой большой мощностью, которая оценивается в 1 000–10 000 Гт CO 2. В США, по оценкам, емкость хранилища CO 2 составляет 160 Гт.
Существует ряд крупномасштабных проектов по улавливанию и улавливанию углеродных операций, которые используются для жизнеспособности и безопасности этого метода. хранилища углерода, обобщенные здесь Global CCS Institute. Преобладающим методом мониторинга является построение сейсмических изображений, при которых генерируются вибрации,яющиеся по геологической среде. Геологическая структура может быть отображена по преломленным / отраженным волнам.
Первый крупномасштабный проект по секвестрации CO. 2, начатый в 1996 году, называется Sleipner и расположен в Северное море, где норвежская StatoilHydro удаляет углекислый газ из природного газа с помощью амин растворителей и утилизирует этот углекислый газлый в глубокий соленый водоносный горизонт. В 2000 году угольный завод синтетического природного газа в Беула, Северная Дакота, стал первым в мире угольным заводом по улавливанию и хранению углекислого газа на Вейберне. -Midale Carbon Dioxide Project.
CO. 2широко использовался в операциях по усилению добыча сырой нефти в США начиная с 1972 года. Более 10 000 скважин закачивают CO <456.>только в <штат337>Техас. Частично газ поступает из антропогенных источников, но, в основном, из природных геологических образований CO. 2. Его транспортируют к нефтедобывающим месторождениям по большой сети трубопроводов CO. 2протяженностью более 5000 километров (3100 миль). Также было предложено использование CO. 2для методов увеличения нефтеотдачи (EOR) в коллекторах тяжелой нефти в Западно-канадском осадочном бассейне (WCSB). Однако транспортные расходы остаются серьезным препятствием. Разветвленной системы трубопроводов CO. 2в WCSB еще не существует. Нефтяные пески Атабаски, добыча которых производит CO. 2, находится в сотнях километрах к северу от подземных пластов тяжелой сырой нефти, которые могут получить наибольшую выгоду от закачки CO. 2.
Разработанный в Нидерландах электрокатализ медным комплексом помогает восстанавливать диоксид углерода до щавелевой кислоты ; Эта конверсия использует диоксид углерода в качестве сырья для получения щавелевой кислоты.
Углерод в форме CO. 2может быть удален из атмосферы с помощью химических процессов и сохранен в стабильных карбонатных минеральных формах. Этот процесс известен как связывание углерода посредством минерала карбонизация »или связывание. Процесс включает реакцию диоксида углерода с широко доступными оксидами - либо оксидом магния (MgO), либо оксидом кальция (CaO) - с образованием стабильных карбонатов. Эти реакции являются экзотермическими и происходят естественным образом (например, выветривание породы за периоды геологического времени ).
Кальций и магний обычно встречаются в природе силикатов кальция и магния (таких как форстерит и серпентинит ), а не как бинарные оксиды. Для форстерита и серпентина реакции следующие:
В следующей таблице пирамид на основе оксиды металлов земной коры. Теоретически до 22% этой минеральной массы способно образовывать карбонаты.
| оксид земли | процент корки | карбонат | изменение энтальпии. (кДж / моль) |
|---|---|---|---|
| SiO. 2 | 59,71 | ||
| Al. 2O. 3 | 15,41 | ||
| CaO | 4,90 | CaCO. 3 | -179 |
| MgO | 4,36 | MgCO. 3 | −117 |
| Na. 2O | 3,55 | Na. 2CO. 3 | |
| FeO | 3,52 | FeCO. 3 | |
| K. 2O | 2,80 | K. 2CO. 3 | |
| Fe. 2O. 3 | 2,63 | FeCO. 3 | |
| 21,76 | Все карбонаты |
Эти реакции несколько более благоприятны при низких температурах. Этот процесс происходит естественным образом в геологических временных рамках, отвечает за часть поверхности Земли известняк. Однако скорость реакции может быть увеличена за счет реакции при более высоких температурах и / или давлении, хотя этот метод требует некоторой дополнительной энергии. В качестве альтернативы, минерал можно измельчить для увеличения площади поверхности и подвергнуть воздействию воды и постоянного истирания для удаления инертного кремнезема, что может быть достигнуто путем естественного сброса оливина в высокоэнергетический прибой на пляжах. Эксперименты показывают, что процесс выветривания происходит достаточно быстро (один год) с учетом пористых базальтовых пород.
CO. 2естественно вступает в реакцию с перидотитовой породой на обнажении поверхности офиолитов, особенно в Омане. Было высказано предположение, что этот процесс может быть усилен для осуществления естественной минерализации CO. 2.
. Когда CO. 2растворяется в воде и закачивается в горячие базальтовые под землей, было показано, что CO. 2реагирует на базальтом породы с твердым карбонатным минералов. В октябре 2017 года запущен испытательный завод Исландии, который извлекает из атмосферы до 50 тонн CO 2 в год и хранит его под землей в базальтовых породах.
Исследователи из Британии. Columbia разработала недорогой процесс производства магнезита, также известный как карбонат магния, который может связывать CO 2 из воздуха, или в точке загрязнения воздуха, например на электростанции. Кристаллы встречаются в природе, но накапливаются, как правило, очень медленно.
Отходы бетона после сноса или переработанный дробленый бетон также являются потенциально дешевыми материалами для карбонизации минералов, поскольку они являются отходами, богатыми кальцием.
В другом методе используется жидкий металлический катализатор и жидкий электролит, в котором растворен CO 2. CO 2 затем превращается в твердые хлопья углерода. Этот метод выполняется при комнатной температуре.
Традиционное производство цемента выделяет большое количество диоксида углерода, но недавно разработанные типы цемента могут поглощать CO. 2из окружающего воздуха во время затвердевания. Подобная технология была впервые применена компанией, которая производит «ЭкоЦемент» с 2002 года. Канадский стартап берет захваченный CO 2 и вводит его в бетон по мере его перемешивания. - еще одна компания, которая использует CO. 2в бетоне. Их бетонный продукт называется ™ - бетон, который твердеет быстрее и более экологичен, чем традиционный бетон.
В Эстонии горючий сланец зола, вырабатываемая электроэнергией. станции могут использоваться как сорбенты для связывания CO. 2минералов. Количество захваченного CO. 2составляло в среднем от 60 до 65% углеродсодержащего CO. 2и от 10 до 11% от общих выбросов CO. 2.
Различные Для удаления CO. 2из воздуха были предложены процессы очистки от двуокиси углерода, обычно с использованием варианта крафт-процесса. Существуют варианты очистки от углекислого газа на основе карбоната калия, который может использоваться для создания жидкого топлива, или гидроксида натрия. К ним, в частности, относятся искусственные деревья, предложенные Клаусом Лакнером для удаления углекислого газа из атмосферы с использованием химических скрубберов.
Секвестрация углекислого газа в базальте включает закачку CO. 2в глубоководные образования. CO. 2сначала смешивается с морской водой, а затем вступает в реакцию с базальтом, оба из которых являются богатыми щелочами элементами. Эта реакция приводит к высвобождению ионов Ca и Mg с образованием стабильных карбонатных минералов.
Подводный базальт представляет собой хорошую альтернативу другим формам хранения углерода в океане, поскольку он имеет ряд мер по улавливанию, обеспечивающих дополнительную защиту от утечки. Эти меры включают «геохимические, осадочные, гравитационные образование гидратов ». Поскольку гидрат CO. 2в морской воде плотнее, чем CO. 2, риск утечки минимален. Закачка CO. 2на глубину более 2700 метров (8900 футов) гарантирует, что CO. 2будет иметь большую плотность, чем морская вода, что приведет к его опусканию.
Одно из возможных мест нагнетания - Хуан пластина де Фука. Исследователи из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти обнаружили, что эта плита на западном побережье Соединенных Штатов имеет возможную емкость хранения 208 гигатонн. Это может охватывать все текущие выбросы углерода в США за более чем 100 лет.
Этот процесс проходит испытания в рамках проекта CarbFix, в результате чего 95% выбросов закачал 250 тонн CO 2 для отверждения в кальцит за 2 года, используя 25 тонн воды на тонну CO 2.
Образуется двуокись углерода угольная кислота при растворении в воде, поэтому закисление океана является значительным следствием повышенного уровня углекислого газа и ограничивает скорость, с которой он может абсорбироваться в океане (растворимость насос ). Было предложено множество различных оснований, которые могут нейтрализовать кислоту и, таким образом, увеличить абсорбцию CO. 2. Например, добавление измельченного известняка в океаны увеличивает поглощение углекислого газа. Другой подход заключается в добавлении гидроксида натрия в океаны, который получают электролизом соленой воды или рассола, при удалении отходов соляной кислоты реакцией с вулканическим силикатом. порода, такая как энстатит, эффективно увеличивающая скорость естественного выветривания этих пород для восстановления pH океана.
Использование согласно оценке Межправительственной группы экспертов по климату, эта технология добавит дополнительных 1–5 центов за киловатт-час.
