Lacná metóda premení obyčajné horniny na úložisko oxidu uhličitého

Nová metóda odstraňovania uhlíka vychádza z prírodného procesu známeho ako zvetrávanie, pri ktorom bežné minerály nazývané ako silikáty reagujú s vodou a atmosférickým CO2 a v priebehu tisícročí vytvárajú pevné uhličitanové minerály. Ako vyzerajú zvetrané horniny, môžete vidieť na obrázku v hornej časti tohto článku.

Tím použil svoju laboratórnu pec na zahriatie zmesi oxidu vápenatého, ktorý bol získaný z bežne dostupného vápenca, a ktorý sa používa na výrobu cementu, s iným minerálom obsahujúcim ióny horčíka a kremičitanov. Minerály sa premenili na alkalický oxid horečnatý a kremičitan vápenatý, ktoré rýchlo reagujú s kyslým CO2 vo vzduchu.

Keď boli výsledné minerály vystavené vode a čistému CO2, v priebehu dvoch hodín zachytili uhlík z CO2 a premenili ho na nové uhličitanové minerály. V ďalšom teste boli mokré vzorky kremičitanu vápenatého a oxidu horečnatého jednoducho vystavené vzduchu. Tentoraz proces karbonizácie trval niekoľko týždňov, vzhľadom na výrazne nižšiu koncentráciu CO2 v atmosfére. Prebiehal však pri izbovej teplote a aj pri tomto tempe skončil tisíckrát rýchlejšie ako prirodzené zvetrávanie.

Aby to fungovalo vo veľkom meradle, Matthew Kanan, výskumník a profesor chémie na Stanfordskej univerzite, vysvetlil, že by sa to mohlo realizovať na farmách, pričom by to malo viacero priaznivých účinkov.

„Môžete si predstaviť, že by ste na veľkých plochách pôdy rozprestreli oxid horečnatý a kremičitan vápenatý, aby ste odstránili CO2 z okolitého vzduchu,“ povedal Kanan. „Jednou zo zaujímavých aplikácií, ktorú teraz testujeme, je ich pridávanie do poľnohospodárskej pôdy. Pri zvetrávaní sa minerály premenia na hydrogénuhličitany, ktoré sa môžu pohybovať v pôde a skončiť trvalo uložené v oceáne.“

„Pridaním nášho produktu by sa odstránila potreba vápnenia,“ vysvetlil Kanan s odkazom na proces používania uhličitanu vápenatého, ktorý pomáha vyrovnávať úroveň pH pôdy. „Ako kremičitan vápenatý zvetráva, uvoľňuje do pôdy kremík vo forme, ktorú môžu rastliny prijať, čo môže zlepšiť výnosy a odolnosť plodín. V ideálnom prípade by poľnohospodári za tieto minerály platili, pretože sú prospešné pre produktivitu fariem a zdravie pôdy - a ako bonus je tu odstraňovanie uhlíka.“

Podľa výskumníkov by riešenie odstraňovania uhlíka v celosvetovom meradle pomocou ich procesu mohlo byť už na dosah. Rovnaké pece, aké používame na výrobu cementu, by mohli vyrábať horniny zachytávajúce uhlík z ľahko dostupných a hojných minerálov, ako je olivín alebo serpentín.

„Odhaduje sa, že na Zemi sa nachádza viac ako 100 000 gigaton zásob olivínu a serpentínu, čo stačí na trvalé odstránenie oveľa väčšieho množstva CO2, ako kedy ľudia vypustili,“ povedal výskumník Yuxuan Chen. Dodal, že ročne sa na celom svete vyprodukuje viac ako 400 miliónov ton banskej hlušiny s vhodnými silikátmi pre metódu zachytávania uhlíka, ktorú použil tím, takže by ich malo byť dosť na to, aby sa táto metóda dala spustiť.

Stojí za zmienku, že proces aktivácie minerálov zahŕňa zahrievanie materiálov na teplotu 1 300 °C. To znie energeticky náročne, ale výskumníci veria, že ich postup je aj tak dobrý. Na odsávanie CO2 zo vzduchu v účelovo vybudovaných zariadeniach po celom svete už používame proces nazývaný ako priame zachytávanie vzduchu (Direct Air Capture - DAC), ale v súčasnosti stojí odstránenie 1 tony oxidu uhličitého z atmosféry 600 až 1 000 USD (v prepočte 555 až 925 EUR).

„Náš proces by si vyžadoval menej ako polovicu energie, ktorú používajú popredné technológie priameho zachytávania vzduchu, a myslíme si, že z hľadiska nákladov môžeme byť veľmi konkurencieschopní,“ povedal Kanan.

Tím dúfa, že to vyjde na menej ako 200 dolárov (185 euro) za tonu, čo je suma, na ktorú sa podľa odhadov Svetového ekonomického fóra budeme musieť dostať, kým sa DAC rozšíri po celom svete. V hre by mohlo byť aj niekoľko konkurenčných metód a technológií vrátane použitia veľkých ventilátorov na nasávanie okolitého vzduchu cez filter a selektívne zachytávanie CO2 a prechodu vzduchu cez porézne kryštalické materiály ako COF-999 na rýchlu adsorpciu CO2.

Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature.