211service.com
Hvordan grønn sand kunne fange milliarder av tonn karbondioksid
Den grønne sanden Papakōlea Beach på Hawaii. Prosjekt Vesta
Et par viker med palmetrær danner to smale hakk, omtrent en kvart mil fra hverandre, langs kysten av en ikke avslørt øy et sted i Karibien.
Etter et besøk på stedet i begynnelsen av mars, bestemte forskere fra San Francisco nonprofit Project Vesta at de to innløpene ga et ideelt sted for å studere en obskur metode for å fange opp karbondioksidet som driver klimaendringene.
Senere i år planlegger Project Vesta å spre et grønt vulkansk mineral kjent som olivin, malt ned til størrelsen på sandpartikler, over en av strendene. Bølgene vil ytterligere bryte ned det svært reaktive materialet, og akselerere en rekke kjemiske reaksjoner som trekker drivhusgassen ut av luften og låser den opp i skjellene og skjelettene til bløtdyr og koraller.
Denne prosessen, sammen med andre former for det som er kjent som forbedret mineralforvitring, kan potensielt lagre hundrevis av billioner tonn karbondioksid, ifølge en rapport fra National Academies i fjor . Det er langt mer karbondioksid enn mennesker har pumpet ut siden starten av den industrielle revolusjonen. I motsetning til metoder for fjerning av karbon som er avhengige av jord, planter og trær, ville det være effektivt permanent. Og Project Vesta tror i det minste at det kan være billig, i størrelsesorden $10 per tonn lagret karbondioksid når det først er gjort i stor skala.
Men det er store spørsmål rundt dette konseptet også. Hvordan utvinner, maler, sender og sprer du de enorme mengdene mineraler som er nødvendige uten å produsere mer utslipp enn materialet fjerner? Og hvem skal betale for det?
Så er det spesielle utfordringer rundt Project Vestas tilnærming. Forskere vet ennå ikke hvor mye bølger som vil fremskynde disse prosessene, hvor godt vi kan måle og verifisere karbonopptaket, hva slags miljøeffekter som kan oppstå, eller hvor lett publikum vil omfavne ideen om å helle bakken grønne mineraler langs kysten. .
Mye av dette er uprøvd, sier Phil Renforth, en førsteamanuensis ved Heriot-Watt University i Skottland, som studerer forbedret forvitring.
En uutnyttet mulighet
Mineralforvitring er en av hovedmekanismene planeten bruker for å resirkulere karbondioksid på tvers av geologiske tidsskalaer. Karbondioksidet som fanges i regnvann, i form av karbonsyre, løser opp grunnleggende bergarter og mineraler - spesielt de som er rike på silikat, kalsium og magnesium, som olivin. Dette produserer bikarbonat, kalsiumioner og andre forbindelser som sildrer seg inn i havene, hvor marine organismer fordøyer dem og omdanner dem til det stabile, faste kalsiumkarbonatet som utgjør skjellene og skjelettene deres.
De kjemiske reaksjonene frigjør hydrogen og oksygen i vann for å trekke mer karbondioksid ut av luften. I mellomtiden, når koraller og bløtdyr dør, legger restene seg ned på havbunnen og danner lag av kalkstein og lignende bergarter. Karbonet forblir innelåst der i millioner til hundrevis av millioner år, til det frigjøres igjen gjennom vulkansk aktivitet.
Denne naturlige mekanismen trekker ned minst en halv milliard metriske tonn karbondioksid årlig. Problemet er at samfunnet jevnt og trutt pumper ut mer enn 35 milliarder tonn hvert år. Så det kritiske spørsmålet er: Kan vi radikalt akselerere og skalere opp denne prosessen?
Ideen om å utnytte forvitring for å bekjempe klimaendringer er ikke ny. En artikkel publisert i Nature foreslått å bruke silikater å fange karbondioksid for 30 år siden. Fem år senere, Exxon-forsker Haroon Kheshgi foreslo å bruke brent kalk for samme formål, og samme år Klaus Lackner, en pioner innen karbonfjerning , evaluerte en rekke potensielle bergarter og metoder.
Men forbedret forvitring har fått lite oppmerksomhet i tiårene siden i forhold til mer enkle tilnærminger som å plante trær, endre landbrukspraksis eller til og med bygge CO2-sugende maskiner . Det er i stor grad fordi det er vanskelig å gjøre, sier Jennifer Wilcox, en kjemisk ingeniørprofessor som studerer karbonfangst ved Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts. Hver tilnærming har sine spesielle utfordringer og avveininger, men å få de riktige mineralene i riktig størrelse til rett sted under de rette forholdene er alltid en kostbar og kompleks oppgave.
Flere forskere begynner imidlertid å se nærmere på teknologien etter hvert som viktigheten av karbonfjerning øker og flere studier konkluderer at det finnes måter å bringe kostnadene på linje med andre tilnærminger. Hvis det er billig nok i stor skala, er håpet at bedriftens karbonkompensasjon, offentlige retningslinjer som karbonavgifter eller salgbare biprodukter fra prosessen, som f.eks. tilslaget som brukes i betong , kunne skape de nødvendige insentiver for organisasjoner til å gjennomføre denne praksisen.
En håndfull prosjekter er nå i gang. Det har forskere på Island vært jevnt røre en karbondioksidløsning fanget fra kraftverk eller karbonfjerningsmaskiner inn i basaltformasjoner dypt under jorden, hvor den vulkanske bergarten dekker den til stabile karbonatmineraler. Leverhulme Center for Climate Change Mitigation, i Sheffield, England, kjører feltforsøk ved University of Illinois i Urbana-Champaign for å vurdere om basaltsteinstøv tilsatt mais- og soyaåkre kunne fungere både som gjødsel og et middel for å trekke ned karbondioksid.
I mellomtiden utforsker Gregory Dipple ved University of British Columbia, sammen med kolleger fra andre universiteter i Canada og Australia, ulike bruksområder for de nedgravde, svært reaktive mineralene produsert som et biprodukt av nikkel-, diamant- og platinagruvedrift. En idé er å ganske enkelt legge dem på tvers av et felt, tilsette vann og effektivt tilberede slurryen. De forventer at den såkalte gruveavgangen raskt trekker ned og mineraliserer karbondioksid fra luften, og danner en solid blokk som kan graves ned. Modellene deres viser at det kan eliminere karbonavtrykket til visse gruver, eller til og med gjøre operasjonene karbonnegative.
Dette er en av de store uutnyttede mulighetene innen fjerning av karbondioksid, sier Roger Aines, leder for Carbon Initiative ved Lawrence Livermore National Lab. Han bemerker at en kubikkkilometer med ultramafisk stein, som inneholder høye nivåer av magnesium, kan absorbere en milliard tonn karbondioksid.
Vi miner stein i den skalaen hele tiden, sier han. Det er ingenting annet som har den typen skalerbarhet i alle løsningene vi har.
' I villmarken'
Prosjekt Vesta avduket planer å gå videre med sin pilotstudie i Karibia i mai. Det fulgte tett nettbetalingsselskapet Stripe's kunngjøring om at den ville forhåndsbetale den ideelle organisasjonen skal fjerne 3.333 tonn karbondioksid for $75 per tonn, som en del av sin forpliktelse til å bruke minst 1 million dollar årlig på negative utslippsprosjekter.
Prosjekt Vesta har sikret lokal tillatelse til å begynne å utføre prøvetaking på strendene og har til hensikt å kunngjøre stedet når det er endelige godkjenninger for å gå videre med eksperimentet, sier Tom Green, administrerende direktør. Han anslår den totale kostnaden for prosjektet til rundt 1 million dollar.
Det sentrale målet med studien, som vil forlate den andre stranden i sin normale tilstand som en kontroll, er å begynne å adressere noen av vitenskapelige ukjente som omgir kystforbedret forvitring.
PROSJEKT VESTAForskning og laboratoriesimuleringer har funnet at bølger vil akselerere nedbrytningen av olivin betydelig, og en papiret konkludert at å gjennomføre denne prosessen over 2 % av verdens mest energiske sokkelhav kan kompensere for alle årlige menneskelige utslipp.
Men en stor utfordring er at materialene må finmales for å sikre at det store flertallet av karbonfjerningen utfolder seg over år i stedet for tiår. Noen forskere har funnet ut at dette vil være så kostbart og energikrevende, og produsere så betydelige utslipp alene, at tilnærmingen ville ikke være levedyktig . Likevel konkluderer andre at det vil fjerne betydelig mer karbondioksid enn det produserer.
Det er en ganske betydelig mengde forskning som viser at dette fungerer og har potensial, sier Green. Men nå må vi gjøre noen virkelige eksperimenter i naturen.
Prosjekt Vesta håper å få forskere til stedet for å starte selve eksperimentet innen slutten av året. Etter at de har spredt olivinen over en av strendene, vil de nøye overvåke hvor raskt partiklene brytes ned og vaskes bort. De vil også måle hvordan surhet, karbonnivåer og marint liv endrer seg i viken, samt hvor mye disse nivåene flytter seg lenger fra stranden og hvordan forholdene på kontrollstedet sammenlignes.
Eksperimentet vil sannsynligvis vare et år eller to. Til syvende og sist håper teamet å produsere data som viser hvor raskt denne prosessen fungerer, og hvor godt vi kan fange opp og verifisere ytterligere karbondioksidopptak. Alle disse funnene kan brukes til å avgrense vitenskapelige modeller.
Et annet område av bekymring, som de også vil overvåke nøye, er potensielle miljømessige bivirkninger .
Mineralene er effektivt geologisk syrenøytraliserende, så de bør redusere havforsuring i det minste på svært lokale nivåer, noe som kan være til nytte for enkelte sensitive kystarter. Men olivin kan også inneholde spormengder av jern, silikat og andre materialer, som kan stimulere veksten av visse typer alger og planteplankton, og ellers endre økosystemer og næringskjeder på måter som kan være vanskelig å forutsi, sier Francesc Montserrat, gjesteforsker i marin økologi ved Universitetet i Amsterdam og vitenskapelig rådgiver for Project Vesta.
Massiv støtte
Noen antyder at Project Vesta kanskje overselger potensialet eller diskonterer vanskelighetene ved sin tilnærming, spesielt sannsynligheten for offentlig tilbakeslag mot forslag om å helle materialer langs kysten.
Jeg tror ikke noen har testet den sosiale lisensdelen ennå, sier Heriot-Watts Renforth, som fungerte som en vitenskapelig anmelder for Stripes karbonkjøp .
Project Vesta’s Green erkjenner de mange usikkerhetsmomentene rundt kystforvitring. Men han understreker at hele poenget med prosjektet er å fylle ut noen av de vitenskapelige tomrommene og demonstrere at det kan gjøres for 10 dollar tonnet. I så fall, tror han, vil markeder, politikk og publikum i økende grad komme til å støtte konseptet, spesielt ettersom risikoen for ukontrollert global oppvarming øker.
Verden beveger seg mot et sted hvor folk begynner å tro mer på klimaendringer og mer at vi må gjøre noe med det, sier han. Om fem til ti år tror jeg vi vil leve i en verden der det er massiv støtte for karbonfangst.