Ny rapport undersøger vigtige trin i fjernelse af kuldioxid fra luften

Peter Kelemen er geolog og Arthur D. Storke Memorial Professor ved Lamont-Doherty Earth Observatory. Et medlem af National Academy of Sciences (NAS) og en ekspert i kulsyre af sten fra Jordens kappe, Kelemen skrev et kapitel om kulmineralisering til en ny NAS -rapport, Negative emissionsteknologier og pålidelig sekvestrering:En forskningsdagsorden. Rapporten blev bestilt af den amerikanske regering til at guide dens tildeling af finansiering og anmodninger om yderligere ressourcer fra kongressen.

Rapporten undersøger strategier for at trække kuldioxid fra atmosfæren, forklarer deres begrænsninger og potentiale, og anbefaler den forskning, der er nødvendig for at overvinde deres begrænsninger og gøre dem gennemførlige i stor skala. Det er afgørende at forstå fordele og ulemper ved hver strategi og bestemme, hvordan man bedst kan fremme de mest omkostningseffektive og lovende teknologier.

En anden nylig rapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer fastslog, at vi ikke kan begrænse den globale temperaturstigning til 1,5˚C, med det formål at forhindre større miljøændringer, uden at fjerne kuldioxid fra atmosfæren. NAS -rapporten kiggede på seks strategier til fjernelse af CO ₂ fra luften:

• Kystblåt kulstof indebærer måder at hjælpe kystplanter og sedimenter på, og vådområder øger deres kulstofoptagelse.
• Terrestrisk fjernelse og binding af kulstof indebærer forvaltning af skove og landbrugsjord, så jorden kan lagre mere kulstof.
• Bioenergi med kulstofopsamling og -binding (BECCS) ville dyrke afgrøder, som optager kulstof, når de vokser, bruge dem til at producere elektricitet eller varme i et kraftværk, derefter fange og opsuge CO ₂ kraftværket producerer.
• Direkte luftopsamling suger CO ₂ ud af luften og gemmer den under jorden.
• Kulmineralisering udnytter en naturlig proces, hvor reaktive bjergarter kemisk bindes til CO ₂ for at danne faste carbonatmineraler, såsom kalksten, der kan lagre CO ₂ i millioner af år.
• Geologisk sekvestrering injicerer fanget CO ₂ under jorden, hvor den kan opbevares i porerne.

Kelemens arbejde fokuserer på kulmineralisering; han er en fortaler for Oman Drilling Project, et initiativ, der involverer mere end 150 internationale forskere fra discipliner som geofysik, geokemi, geologi, biologi, og fysik, der arbejder med forskningsemner relateret til et unikt geologisk træk i Oman -ørkenen. I denne region, havskorpen og klipperne under kappen er blevet skubbet op på overfladen, skaber den største eksponering af havskorpe og øvre kappe hvor som helst på land.

Kelemen er interesseret i at forstå den naturlige proces med kulmineralisering, der forekommer i denne funktion. Hans mål er at kunne efterligne processen og fremskynde den gennem et menneskeskabt system, der vil fjerne store mængder CO ₂ fra luften.

"Når der falder regn på disse kappe, det opløser magnesium fra klipperne, og det suger CO ₂ fra luften, og gør en meget magnesiumbicarbonatrig væske, "Sagde Kelemen." Det går under jorden og udfælder næsten alt kulstof i faste carbonatmineraler. Langs den reaktionssti, det opløser også calcium, og når det calciumrige vand kommer tilbage til overfladen, der er ikke kulstof i det, men det kræver CO ₂ direkte ud af luften for at danne fast calciumcarbonat. "

Hvis denne type kulmineraliseringssystem kan replikeres, det ville have potentiale til at lagre titusinder af milliarder tons CO ₂ hvert år, og er en af ​​de eneste muligheder, der kunne gøre det i denne skala. Men teknikken kan have negative virkninger:Minedrift eller eksponering af mineraler kan forurene vandressourcer og udløse jordskælv, og processen er stadig relativt dyr pr. Ton kulstof.

Alligevel, arbejdet i Oman gør det muligt for forskere som Kelemen at studere den naturlige optagelse af CO ₂ gennem forvitring af klipperne. Forskerne indsamler centrale data om, hvordan vand strømmer gennem klipperne, deres permeabilitet og porøsitet, og hvordan det påvirker strømningshastigheden, hvilket vil være afgørende for at designe et konstrueret system.

NAS -rapporten anbefaler, at USA lancerer et forskningsinitiativ for at udvikle teknologier til fjernelse af kuldioxid hurtigst muligt. Det foreslår de mere naturalistiske og eksisterende strategier - kystblåt kulstof, skovforvaltning og skovbrug, og stigende jordkulstof - skaleres og deres omkostninger sænkes, og nye teknologier som direkte luftopsamling og kulmineralisering undersøges yderligere. Investering i denne forskning hjælper ikke kun med at begrænse klimaforandringernes virkninger, det ville også give USA mulighed for at gå foran i banebrydende nye teknologier og kontrollere den tilhørende intellektuelle ejendomsret.

"Der er mange ting, der kan fungere [for at fjerne kuldioxid fra luften], og de har alle en vis usikkerhed forbundet med sig og en vis løfte, "Så sagde Kelemen." Så du vil have masser af muligheder for at blive undersøgt parallelt for at udrydde, hvad de optimale 10 eller deromkring kan vise sig at være. "

Kelemen sagde, da han ankom til Columbia i 2004, han var imponeret over mængden af ​​ekspertise i forbindelse med fjernelse og mineralisering af kuldioxid. Nogle af disse forskere var en del af et internationalt konsortium, der grundlagde CarbFix -projektet i 2006, som injicerer CO ₂ ned i basalt under Islands Hellisheidi -kraftværk, verdens største geotermiske anlæg. CarbFix injicerer nu 12, 000 tons CO ₂ i jorden hvert år for en pris på $ 30 pr. ton.

Ud over Kelemen, en række forskere ved Columbia University forbliver i spidsen for forskning i storskala fjernelse af CO ₂ fra atmosfæren.

David Goldberg, en geofysiker og Lamont Research Professor ved Lamont-Doherty, undersøger muligheden for at lagre 50 millioner tons eller mere CO ₂ i basaltreservoirer i det nordvestlige Stillehav. Disse basaltreservoirer indeholder porerum, der potentielt kan fylde op som CO ₂ mineraliseres til carbonatkalksten på to år eller mindre.

Alissa Park, Lenfest Juniorprofessor i anvendt klimavidenskab og midlertidig direktør for Lenfest Center for Bæredygtig Energi, arbejder på ex-situ kulmineralisering. Dette indebærer transport af reaktantmaterialer til et kraftværk eller et laboratorium, slibe dem op, blande dem med CO ₂ , og derefter sætte dem i en reaktor. Fordi det er en dyr proces, Park ser på at reducere omkostningerne ved at lave produkter, der kunne sælges. Hun studerer tilsætningsstoffer til beton, der kan lagre CO ₂ og syntetisering af carbonhydrider fra opsamlet CO ₂ at lave brændstoffer, nyttige kemikalier, eller lægemidler.

Julio Friedmann, en embedsmand for energi under Obama og en ekspert i kulstofstyring og CO ₂ fjernelse, er seniorforsker ved Columbia Center on Global Energy Policy. Han arbejder på at tiltrække investorer og forbedre finansieringen af ​​projekter, der indsamler og udnytter CO ₂ .

Kelemen siger, at denne mangfoldige vifte af teknologier og fremgangsmåder vil være nødvendig for at opretholde den globale temperaturstigning under 1,5 ° C.

"Hvis vi har håb om at nå Paris -målene, yderligere former for fjernelse af kuldioxid fra luften vil være nødvendig, "Kelemen sagde." Vi bør gøre os klar til muligheden for, at de vil ske. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.