應對氣候變化——二氧化碳變「石頭」

摘要：近日，一個國際研究團隊發現了一種方法可以將人類排放到大氣中的二氧化碳轉化為石頭，且該方法具有較大的可行性。這項研究成果首次表明：可以將大氣中的溫室氣體二氧化碳注入火山基岩，使其與圍岩反應，生成環境友好的礦石，最終迅速實現二氧化碳的永久封存。

在碳固定試點實驗中，利用導線金剛石鑽進設備在地下150米深處進行鑽取被注入二氧化碳後的岩心樣本。從上圖中可以看到Hellisheidi地熱發電廠排放出的蒸汽。

近日，一個國際研究團隊發現了一種方法可以將人類排放到大氣中的二氧化碳轉化為石頭，且該方法具有較大的可行性。

這項發表在《科學》（Science）雜誌上的研究成果首次表明：可以將大氣中的溫室氣體二氧化碳（carbon dioxide ，CO2）注入火山基岩，使其與圍岩反應，生成環境友好的礦石，最終迅速實現二氧化碳的永久封存。

歷史上，曾經發展出多種溫室氣體減排措施和應對氣候變化的方案，其中一種是碳捕獲與封存（Carbon Capture and Storage ，CCS）技術，即通過物理方法，捕獲大氣中的二氧化碳，並將其埋入地下。地理工程師一直在探索如何將CO2氣體埋入諸如廢棄的油氣田之類的地下孔隙。但是現有的方法都容易造成泄露，所以，科學家們將研究重點轉向碳的礦化，並希望以此實現CO2的永久固定。

之前，人們一直認為這個過程需要花費數百乃至數千年，因而該方案一直被認為是不切實際的。但是，近日一項由哥倫比亞大學（Columbia University），冰島大學（University of Iceland），圖盧茲大學（University of Toulouse）和雷克雅未克能源（Reykjavik Energy）公司共同領導的一項研究表明：這個過程僅僅需要兩年即可完成。

這篇論文的第一作者是Juerg Matter博士，他是南安普敦大學地理工程系副教授。他介紹道，「我們的研究結果表明：在被注入地下的二氧化碳中，有95%到98%的二氧化碳在兩年內發生了礦化，這個速度令人驚訝。」

這些氣體被注入位於冰島研究站的深井中。作為火山島，冰島地質成分中的90%為玄武岩，這種岩石富含諸如鈣，鎂和鐵之類的礦物質元素，而這對碳的礦化是必須的。目標存儲岩石位於地下400到800米，CO2在被溶解於水中後，注入井中，並且與周圍的玄武岩迅速反應，生成碳酸鹽礦物。

「碳酸鹽礦物不會從地表泄露，因此我們的新方法實現了永久並環保的封存CO2的目標。」

Matter博士評價道，他就職於南安普敦大學海事研究所（Marine and Maritime Institute），同時兼任哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站（Lamont-Doherty Earth Observatory）資深科學家。「另一方面，玄武岩是地球上最常見的岩石類型之一，它具有大量儲存CO2的潛力。」

為了監測地下發生了什麼，研究團隊同時向井中注入「示蹤劑」，該示蹤劑是一種化學物質，可以準確地追蹤CO2的運輸路線和化學反應。研究站有8個監測井，研究人員能夠在這裡監測水中的化學物質是如何改變的。研究人員發現，在地下水遷移至監測井時，示蹤劑的濃度減小，這表明CO2 已經發生礦化作用。

「以碳酸鹽礦物的形式儲存/封存CO2，不僅顯著增強了儲存/封存的安全性，還可以提高公眾對碳捕獲與封存技術的接受程度。」Matter博士稱讚道。

「我們的研究規模還比較小。所以，接下來碳固定項目組將要提高CO2在玄武岩中的存儲量。目前，研究人員正在雷克雅未克能源公司的Hellisheidi地熱發電廠進行實驗。在那裡每年有超過5,000噸的CO2 被捕獲和儲存。」

這項研究是碳固定項目中的一部分，該項目由歐洲委員會和美國能源部資助。他們希望在這個項目中，利用工業現場，實驗室和模擬研究的方法，找到可以將人類排放的CO2儲存於玄武岩的方法。

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