Asbest kan være et kraftig våpen mot klimaendringer (du leste riktig)

Et asbestgruvested med skodder på San Benito-fjellet, nær Coalinga, California. Roger Aines, Lawrence Livermore National Lab

På en brennhet dag i august svingte Caleb Woodall spaden sin som et spyd, og stakk den inn i den herdede skorpen i en asbestfylt grop nær Coalinga, California.

Woodall, en doktorgradsstudent ved Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts, gravde ut prøver fra en asbestgruve som har vært lukket siden 1980, et Superfund-sted på den høyeste toppen i statens Diablo Range. Han hentet ut kilosvis av materialet fra flere steder over San Benito-fjellet, spadet dem inn i Ziploc-poser og sendte dem til et par laboratorier for analyse.

Han og kollegene hans prøver å bestemme sammensetningen og strukturen til materialene som er hentet fra gropene, og å svare på to kritiske spørsmål: Hvor mye karbondioksid inneholder de – og hvor mye mer kan de lagre?

Det enorme overflatearealet til visse typer fibrøs asbest, en klasse av kreftfremkallende forbindelser som en gang ble mye brukt i varmebestandige byggematerialer, gjør dem spesielt gode til å gripe tak i karbondioksidmolekylene som er oppløst i regnvann eller flyter gjennom luften.

Det inkluderer den vanligste formen for asbest, krysotil , et serpentinmineral som er snøret gjennom hele fjellet (serpentin er Californias delstatsstein). Reaksjonen med karbondioksid produserer hovedsakelig magnesiumkarbonatmineraler som magnesit, et stabilt materiale som kan låse drivhusgassen i årtusener.

Woodall og hans rådgiver Jennifer Wilcox, en karbonfjerningsforsker , er blant et økende antall forskere som utforsker måter å fremskynde disse ellers langsomme reaksjonene i håp om å bruke gruveavfall til å bekjempe klimaendringer. Det er et hendig karbonfangsttriks som også kan fungere med de kalsium- og magnesiumrike biproduktene fra nikkel-, kobber-, diamant- og platinagruvedrift.

Det første håpet er å kompensere for de store karbonutslippene fra selve gruvedriften ved å bruke disse mineralene som allerede er utvunnet i prosessen. Men det virkelige håpet er at dette tidlige arbeidet lar dem finne ut hvordan de effektivt og rimelig kan grave opp mineraler, potensielt inkludert asbest, spesielt med det formål å trekke ned enorme mengder klimagass fra atmosfæren.

Avkarbonisering av gruver i det neste tiåret hjelper oss bare med å bygge opp tillit og kunnskap til å faktisk utvinne for negative utslipp, sier Gregory Dipple, professor ved University of British Columbia og en av de ledende forskerne innen dette nye feltet .

Akselererer en veldig langsom syklus

FNs klimapanel funnet at ethvert scenario som ikke varmer opp planeten med mer enn 1,5 ˚C vil kreve nesten eliminering av utslipp innen midten av århundret, i tillegg til å fjerne 100 milliarder til 1 billion metriske tonn karbondioksid fra luften dette århundret. Å holde oppvarmingen under 2˚C kan nødvendiggjøre å suge ut 10 milliarder tonn i året innen 2050 og 20 milliarder årlig innen 2100, en studie fra National Academies funnet .

Det er en så stor mengde at vi nesten helt sikkert trenger å bruke en rekke metoder for å komme i nærheten, inkludert å plante trær og øke karbonopptaket i jordbruksjord. Det spesielle løftet om å bruke mineraler for å trekke ned karbondioksid er at det kan gjøres i massiv skala – og vil effektivt lagre det bort for alltid.

Caleb Woodall legger asbestprøver inn i en Ziplock-pose for senere analyse.

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LAB

Mineralisering er allerede hovedmekanismen naturen bruker i den såkalte langsomme karbonsyklusen. Karbondioksidet i regnvannet løser opp grunnleggende bergarter, og produserer magnesium, kalsium og andre forbindelser som kommer inn i havene. Der omdanner livet i havet materialene til skjell og skjeletter som til slutt blir til kalkstein og andre bergarter.

Det er mer enn nok mineraler til å binde opp all karbondioksidet vi noen gang har sluppet ut og mer. Problemet er at de aller fleste er innelåst i fast fjell som ikke kommer i kontakt med klimagassen. Selv når de er eksponert i fjell, tar det lang tid før disse reaksjonene oppstår.

Men en rekke inngrep kan forvandle den naturlige langsomme karbonsyklusen til en raskere. Disse inkluderer fysiske prosesser som å bare grave opp materialene, male dem ned til finere partikler og spre dem i tynne lag, som alle øker det reaktive overflatearealet som er utsatt for karbondioksid. Det er også måter å fremskynde de kjemiske reaksjonene ved å tilsette varme eller forbindelser som syrer.

Dette er den gigantiske, uutnyttede muligheten som kan fjerne enorme mengder CO2, sier Roger Aines, leder for Carbon Initiative ved Lawrence Livermore National Lab, som fulgte Woodall på ekskursjonen i California.

Den rette oppskriften

Dipple utforsker en rekke måter å gjøre dette på.

I et pilotprosjekt i fjor, finansiert av diamantselskapet De Beers og Natural Resources Canada, brukte han og kolleger avfall fra en gruve i Canadas nordvestlige territorier for å fange karbondioksid frigjort fra en tank. Poenget var å vurdere muligheten for å bruke mineraler til å fange og lagre gassen fra røykkanalen til et kraftverk.

Teamet gjennomfører nå et feltforsøk for et foreslått nikkelanlegg i British Columbia. De har plassert avgangsmasser fra leteboring i assorterte beholdere, og måler reaksjonshastighetene som følge av bruk av forskjellige kjemiske tilsetningsstoffer og prosesser under forskjellige værforhold. Men de forventer at bare å tilsette vann og effektivt bearbeide materialene vil raskt fjerne karbondioksid fra luften, og danne en solid blokk som kan graves ned.

Fordi den foreslåtte operasjonen primært vil drives på vannkraft, anslår de at å ta i bruk bare 30 % av de mest reaktive avgangsmassene fra gruvene vil gjøre operasjonen karbonnøytral. Ved å bruke omtrent 50 % vil det gjøre det karbonnegativt.

Men ikke alle mineavganger er skapt like. I et eget prosjekt utfører Wilcox og Woodall feltarbeid ved en platina-, palladium- og nikkelgruve i Montana, i håp om å utvikle måter å akselerere karbonfangende reaksjoner med mindre enn ideelle biprodukter. De viktigste mineralene i avgangsmassene er plagioklasfeltspat, som holder magnesium og kalsium i en tett kjemisk struktur, noe som gjør dem mindre reaktive enn andre typer gruveavfall.

Tilbake i laboratoriet tester de om bruk av varme og tilsetning av ammoniumsalter og visse svake syrer kan bryte ned bindingene, og frigjøre mer kalsium og magnesium for å ta tak i karbondioksid.

Hvis vi kan komme med en oppskrift på alle disse forskjellige avgangsmassene, kan mulighetene eksplodere, sier Wilcox.

Neste skritt

Woodall utforsker asbeststeder fordi han håper å finne en som kan fungere godt for en påfølgende feltforsøk for å evaluere måter å akselerere karbonopptaket.

Tilnærmingene kan inkludere å spre materialet ut for å øke det reaktive overflatearealet, kjøre vifter som øker mengden luft som strømmer over asbest, eller direkte injeksjon av konsentrert karbondioksid i mineralgropene.

Over tid bør disse prosessene danne en blanding av løst bundet stein og skitt, hovedsakelig sammensatt av magnesiumkarbonater, bikarbonat og kalsiumkarbonat, som ganske enkelt kan bli stående på plass, sier Aines. Konvertering av asbest vil også bidra til å rydde opp i disse områdene.

Men er det trygt å blåse luft rundt asbest? Og vil en slik innsats fullstendig sanere disse giftige stedene?

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LAB

Gitt helserisikoen ved asbest, vil hvor – eller til og med om – eventuelt etterfølgende arbeid finner sted avhenge av avgjørelsene fra vitenskapelige tilsynsråd og regulatoriske tjenestemenn.

Det er mulig at en viss mengde asbest vil forbli eller kan spres i løpet av arbeidet, sier Aines. Dette er blant nøkkelspørsmålene som må testes, legger han til.

Det er også grunnen til at det er viktig å utføre slikt arbeid på et begrenset sted, og hvorfor enhver forskning eller påfølgende fullskala innsats må følge de klare reglene og prosessene for å arbeide med disse materialene. Woodall understreker at de ville ta alle nødvendige forholdsregler, inkludert å spraye ned materialene med vann for å forhindre at asbest flyter rundt, samt bruke sensorer for å overvåke eksponeringsnivåer.

Kommer utfordringer

Til syvende og sist vil gruveavfall på egen hånd ikke bringe oss veldig langt.

Woodall anslår at ett asbeststed i Vermont, med rundt 30 millioner tonn avfall, kan fange opp så mye som 12 millioner tonn karbondioksid. Gruver globalt produserer nok mineralske biprodukter til å fange nesten 40 millioner tonn karbondioksid per år, ifølge National Academies-studien.

Men alt dette er bare en liten brøkdel av de milliarder av tonn karbondioksid som må fanges opp for å håndtere klimaendringene på en meningsfull måte. Så å komme i nærheten av den nødvendige skalaen vil kreve å grave opp flere av mineralene.

Woodall og Aines sier begge at det kan inkludere asbest, gitt hvor reaktivt det er, hvis feltforsøk viser at prosessen er effektiv og trygg.

Men den ideen vil garantert vekke alvorlige bekymringer gitt helserisikoen som asbest utgjør. Og det er mange andre mineralalternativer, selv om de ikke er fullt så ideelle.

Andre forskningsgrupper og ideelle organisasjoner ser allerede på måter å sette flere mineraler i arbeid når de er utvunnet, inkludert: sprer ned bakken olivin langs strendene eller strø basaltstøv på jordbruksland for å absorbere karbondioksid og bidra til å gjødsle avlinger.

Gruvedrift for materialer i en langt større skala vil imidlertid møte en rekke utfordringer. Gruvedrift i seg selv er miljøødeleggende. All energien som kreves for å utvinne, male, distribuere og behandle mineralene vil tære på eventuelle utslippsreduksjoner. Og det kan være alvorlige grenser for tilgjengelig land, spesielt siden det kan ta år før de fleste mineralene reagerer med karbondioksid.

For eksempel vil fjerning av 2,5 milliarder tonn CO2 per år ved bruk av magnesiumoksid kreve et 10 centimeter tykt (nesten 4 tommer) lag som dekker rundt 15 000 kvadratkilometer (nesten 5 800 kvadrat miles), ifølge en Nature Communications-artikkel i juli . Det tilsvarer litt mer enn 5% av Nevada.

Men den største snublesteinen er kostnadene. Wilcox sier at den kan kjøre mer enn $200 per tonn all-in, noe som er langt dyrere enn å plante trær.

Det er mulig at noen av materialene kan gå inn i kommersielle produkter, som tilslag i betong, for å dekke kostnadene. Et visst nivå av frivillig karbonkompensasjon, der folk eller selskaper betaler for å balansere ut sine egne utslipp, kan også hjelpe. Men å komme til en skala på milliarder av tonn, tror de fleste observatører, vil ta aggressive offentlige politikker som setter høye priser på karbonforurensning eller skaper sjenerøse insentiver for å fjerne den.

gjemme seg