精確地觀察二氧化碳減排過程

精確地觀察二氧化碳減排過程

像這樣的玄武岩可以捕獲二氧化碳氣體並將其轉化為惰性礦物。來自聖路易斯華盛頓大學的科學家的最新研究顯示了這一過程發生的速度。

當化石燃料燃燒時，二氧化碳(CO2)就會釋放出來。當氣體上升並被困在大氣中時，它會保留熱量，作為溫室效應過程的一部分。與溫室效應相關的溫度升高會導致冰蓋融化、海平面上升以及動植物物種自然棲息地的喪失。

試圖減輕二氧化碳影響的環境科學家們已經嘗試將其注入地下深處，在那裡它被困住了。這些試驗主要發生在砂岩含水層中，然而，注入的二氧化碳主要存在於一個氣泡中，如果在蓋層中有裂縫，就會返回到表面。使用玄武岩流作為注射部位的另一種方法——主要是在冰島和華盛頓州的碳固定場所——已經產生了引人注目的效果。玄武岩中的金屬有能力在幾個月內將二氧化碳轉化為固體惰性礦物。雖然新方法有望實現，但地下注射可能不精確，難以追蹤和測量。

現在，華盛頓大學聖路易斯分校的科學家們的一項新研究揭示了二氧化碳被注入玄武岩時地下發生的情況，這正好說明了火山岩作為二氧化碳排放的消減劑是多麼有效。這項研究由美國工程與應用科學學院環境工程學院的Walter E. Browne教授領導，他與太平洋西北國家實驗室的研究人員和華盛頓大學的地球和行星科學副教授Philip Skemer進行了合作。

「在現場，你將二氧化碳注入，這是一個非常開放的系統，」Giammar說。「就容量估計而言，你無法得到一個好的約束。你知道你從二氧化碳中製造了一些碳酸鹽，但是你不知道有多少。在實驗室里，我們有明確的界限

為了獲得更清晰、更可量化的觀察玄武岩中的碳捕獲率，Giammar收集了華盛頓州的岩石樣本，此前研究人員曾將一千噸二氧化碳氣體深入地下，注入玄武岩流中。他把這些岩石放在類似慢煮器的小型反應堆中模擬地下條件，然後注入二氧化碳來測試碳化過程中所涉及的變數。

「我們的反應是在類似的壓力和溫度條件下，他們在這個領域，除了我們所有的在一個小密封的容器，」Giammar說。「所以我們知道二氧化碳排放了多少，我們知道它到底去了哪裡。」我們可以看一下整塊岩石，看看這塊岩石中形成了多少碳酸鹽。」

實驗室將玄武岩保存在加壓裝置中，然後使用三維成像技術分析它們在6周、20周和40周內的孔隙空間。當二氧化碳析出到礦物中，在玄武岩中填滿了確切的空隙，以及碳化過程開始的岩石中精確的位置，他們就能時刻觀察著。

一旦收集和分析了所有的數據，賈馬爾和他的團隊預測，在一立方米的玄武岩中，可以將47公斤的二氧化碳轉化成礦物。這個估計現在可以用來作為一個基準來擴大，量化多少二氧化碳可以有效地轉化在整個玄武岩流區域。

「人們已經對可用的玄武岩流做了調查，」Giammar說。「這些數據將幫助我們確定哪些人能夠接受二氧化碳注入他們體內，然後幫助我們確定容量。」它是大的。美國的二氧化碳排放量已經很多年了。

Giammar的實驗室目前正與密歇根大學的同事分享其研究成果，他們將協助開發一種計算模型，以進一步幫助研究人員尋找二氧化碳減排的固定方法。華盛頓大學的研究人員也被邀請參加美國能源部的碳儲存保證設施企業的第二階段，該公司負責研究二氧化碳減排的新技術。

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