Hvordan knuste sten kan hjælpe med at opfange kuldioxid

IIASA-forskere og internationale kolleger undersøgte potentialet ved at bruge fint formalet sten til at hjælpe med at fjerne CO2 fra atmosfæren på vejen til at opnå netto-nul-emissioner og holde den globale opvarmning under 1,5°C.

For at nå de langsigtede temperaturmål i Paris-aftalen, det er bydende nødvendigt aktivt at fjerne kuldioxid (CO ₂ ) fra atmosfæren og permanent opbevare det - og dermed opnå såkaldte negative emissioner. Dette udgør en enorm udfordring:hvordan kan vi realisere negative emissioner i tilstrækkeligt omfang og tempo ved hjælp af teknologier, der er teknisk pålidelige, omkostningseffektiv, bæredygtig, og offentligt acceptabelt?

En række forskellige negative emissionsteknologier er blevet foreslået, blandt hvilke de mest lovende udnytter evnen til at forvalte økosystemer til øget kulstofbinding og sigter mod at styrke evnen til, for eksempel, planter og jord til at optage mere kulstof fra atmosfæren, end det frigiver.

I deres nye artikel netop offentliggjort i Natur Geovidenskab , et internationalt forskerhold ledet af Laboratory for Climate and Environmental Sciences (LSCE) og inklusive flere IIASA-forskere udforskede brugen af ​​fint formalet silikatstenspulver.

Stenpulver har længe været brugt til at forbedre jordens fysiske egenskaber, såsom vandretention, dræning, beluftning, og struktur, men det er ikke tidligere blevet ansøgt om CO ₂ fjernelse. Forskerne hævder, at den storstilede anvendelse af stenpulver har potentiale som en metode til hurtigt at opskalere kulstoffjernelse, da det nemt kan anvendes sammen i eksisterende landsystemer. Princippet bag denne negative emissionsteknologi er at forbedre den naturlige reaktion af CO ₂ med sten og mineraler på jordens overflade, når de nedbrydes eller opløses gennem den naturlige forvitringsproces. Processen involverer formaling af silikatmineraler til et pulver og sprede det på jordoverfladen, hvor det reagerer med CO ₂ og fjerner det fra atmosfæren - en proces kendt som den abiotiske carbondioxidfjernelsesvej. Blandt de potentielle kandidater, basalt skiller sig ud, da det ikke kun er en rigelig stenressource, der har en høj vejrbestandighed, men indeholder også plantenæringsstoffer, der er nøglen til en anden biologisk CO ₂ fjernelsesvej, som nu er blevet kvantificeret for første gang.

"I en bred vifte af økosystemer, fiksering af CO ₂ under fotosyntese af planter og dens opbevaring i biomasse og jord er begrænset af lav jordfrugtbarhed. Ved at sprøjte økosystemer med mangel på næringsstoffer med basaltpulver, som langsomt frigiver næringsstoffer under vejrlig, næringsstofbegrænsningerne kunne teoretisk ophæves og økosystemets kulstoflagring fremmes, " forklarer medforfatter og IIASA-forsker, Sibel Eker.

Undersøgelsen udforskede specifikt denne tidligere oversete biologiske CO ₂ fjernelsesvej. Mens tidligere vurderinger primært har fokuseret på frugtbar landbrugsjord, hvor eksisterende infrastruktur kan anvendes til spredning af stenstøv, forskerholdet fokuserede på naturlige økosystemer med forarmet jordbund.

For at gøre det, holdet brugte en omfattende numerisk model af biosfæren til at simulere CO ₂ evne til at fjerne stenpulver, tager højde for både den abiotiske og den biotiske vej. De fandt betydelig CO ₂ fjernelse af op til 2,5 gigaton CO ₂ Per år, hvoraf omkring 50 % skyldtes biosfærens reaktion på stenpulver. Den største CO ₂ fjernelsesrater blev fundet i områder, som tidligere har været anset for uegnede til stenpulver.

"Vores resultater gengiver den globale fysiske og økonomiske CO ₂ fjernelsespotentiale af basalt væsentligt større end tidligere foreslået, " bemærker studiemedforfatter Michael Obersteiner, en senior IIASA-forsker og direktør for Environmental Change Institute ved Oxford University.

Holdet brugte yderligere oplysninger om omkostningerne ved produktion af stenpulver, transportere, og ansøgning. Forudsat brugen af ​​fly, der er udstyret til at sprøjte stenpulver, omkostningerne ved CO ₂ fjernelse viste sig at være moderat - omkring 150 USD pr. ton CO ₂ fjernet, hvilket er lavere end tidligere skøn på grund af den yderligere sekvestrering gennem den biologiske vej.

Forfatterne påpeger, at opnåelse af tilstrækkelig høj netto CO ₂ fjernelse vil kræve opskalering af basaltminedrift, indsættelse af systemer i fjerntliggende områder med et lavt CO2-fodaftryk (som droner eller luftskibe), og bruge energi fra kulstoffattige kilder. Baseret på resultaterne, forskerne argumenterer for, at ændring af basaltjord bør betragtes som en fremtrædende mulighed, når man vurderer muligheder for afbødning af jordforvaltning for at afbøde klimaændringer, men endnu ukendte bivirkninger, samt begrænsede data om udrulning i feltskala, skal behandles først.

"Pilotundersøgelser bør fokusere på nedbrudte systemer og skovrejsningsprojekter for at teste for potentielle negative bivirkninger. Hvis stenpulver kan øge CO2 ₂ fjernelse i eksisterende administrerede systemer, det vil bidrage til at mindske presset på naturlige økosystemer andre steder, " konkluderer studiets hovedforfatter Daniel Goll, som i fællesskab er tilknyttet universitetet i Augsburg i Tyskland og LSCE i Frankrig.