27 декабря 2021

Ученые рассматривают возможность использования горных пород для поглощения CO2

Оливин, поглощающий углекислый газ

Существуют горные породы, которые в океане поглощают углерод. Это естественный процесс — в результате эрозии береговой линии, а также под воздействием волн, горные породы попадают в воду. Камень вступает в реакцию с водой, в результате чего поглощается CO2 из атмосферы. Однако реакция происходит сравнительно недолго, так как вода соприкасается лишь с поверхностью породы. Чтобы реакция продолжилась, поверхность камня необходимо периодически очищать. Ученые предлагают повысить щелочность воды, что обеспечит очистку поверхности горных пород, поглощающих CO2. Чтобы повысить содержание щелочи в воде, эксперты предлагают засыпать дно океана пылевидными силикатными или карбонатными породами.

Как утверждает Ульф Рибезель, морской биолог из Центра изучения океана им. Гельмгольца в Киле, в результате естественного «выветривания» пород океан поглощает в течение года одну гигатонну CO2. Если бы ученым удалось стимулировать этот процесс, океан мог бы поглощать порядка 100 гигатонн CO2 каждый год. Учитывая, что выбросы CO2 в результате деятельности человека составляют 36 гигатонн в год, потенциал весьма впечатляет.

В таком случае количество парниковых газов в атмосфере с каждым годом стало бы уменьшаться. В то же время страны могли бы тратить меньше средств на борьбу выбросами парниковых газов. Кроме того, повышение щелочности воды позволило бы сохранить коралловые рифы, которые страдают от подкисления. Однако, как обычно бывает, все выглядит очень просто только на бумаге.

Как отмечают эксперты, неизвестно, как повышение щелочности воды повлияет на биоразнообразие. Но основной вопрос, который возникает у экспертов — не приведет ли повышение уровня щелочи к образованию карбоната кальция. Если это произойдет, количество потребляемого океаном углерода сильно уменьшится.

“Кальцификация может усилиться в ответ на повышение щелочности, что снизит количество секвестрируемого СО2. Но если кальций остается в воде, а щелочность не снижается снова, CO2 остается в океане навсегда. Это наша надежда” — говорит Ульф Рибезелль.

Розалинд Рикаби, профессор биогеохимии факультета наук о Земле Оксфордского университета, в течение последних двух лет проводила лабораторные исследования чтобы выяснить, происходит ли кальцификация при увеличении щелочности в культурах одноклеточных организмов, называемых кокколитофоридами и фораминиферами. Результат был положительным.

Повышение содержания щелочи может в повлиять на биоразнообразие океана

“На клетки пагубно влияет щелочность, и это хорошо. Это свидетельство того, что добавляя щелочь, вы снижаете уровень CO2, который необходим клеткам для фотосинтеза” — говорит Розалинд Рикаби.

Тем не менее, некоторые критики опасаются, что крупномасштабные манипуляции с естественными системами Земли приведут к непредсказуемым и разрушительным последствиям, таким как введение европейских кроликов в Австралию в 19 веке. Чтобы выяснить какое воздействие окажет щелочь на экосистему, могут потребоваться годы.

По словам экспертов, занимающихся изучением влияния изменения климата на океаны, эти опасения справедливы. Но по мере того, как у человечества уменьшается время, чтобы предотвратить необратимую климатическую катастрофу, выбор тоже становится не большим.

Даже если процесс действительно сработает, повышение щелочности океанов может оказаться титанической задачей. По словам экспертов, для добычи, переработки и транспортировки полезных ископаемых потребуется отрасль, эквивалентная добыче угля, поскольку для связывания одной тонны CO2 потребуется от одной до пяти тонн минерала.

“Проект реализуемый, потому что минералов достаточно, но это было бы огромным мероприятием. И стоит ли нам вообще продолжать добычу таким образом?” — говорит Ульф Рибезелль.

Известняк плохо растворяется в воде. Кроме того, он должен быть смешан с концентрированным раствором CO2, что добавляет еще один уровень логистики. Негашеная известь, побочный продукт цементной промышленности, легко растворяется и содержится в большом количестве, но требует сжигания известняка для производства, что снижает эффективность в сокращении выбросов.

Самый многообещающий вариант — это оливин, зеленоватый минерал на основе силиката, который связывает в два раза больше CO2, чем негашеная известь, и в четыре раза больше, чем известняк. В настоящее время ученые планируют провести исследования с использованием этого минерала.

“Его можно найти по всему миру, даже на гавайских пляжах. Добыча минерала не требует никаких химикатов, вам просто нужно их добыть. Для этого можно использовать мировую инфраструктуру добычи угля” — говорит генеральный директор калифорнийской компании Project Vesta, которая планирует провести четыре полевых испытания оливина в прибрежных водах Калифорнии.

Крупномасштабные исследования по защелачиванию океана начнутся в 2022 году. То есть очень скоро мы узнаем, можно ли использовать эту технологию, чтобы остановить глобальное потепление климата. Последствия последнего дают о себе знать с каждым годом все больше и больше, поэтому времени у ученых осталось действительно не много.