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Roccia che cattura il carbonio
Le reazioni chimiche che estraggono l'anidride carbonica dall'atmosfera e la immagazzinano sotto forma di roccia solida all'interno di formazioni geologiche potrebbero compensare miliardi di tonnellate di emissioni di anidride carbonica ogni anno, secondo i ricercatori della Columbia University di New York. Gli scienziati affermano che la ricerca condotta su grandi formazioni rocciose in Oman suggerisce nuovi modi per sequestrare le emissioni di anidride carbonica per aiutare a ridurre il riscaldamento globale.
Roccia carbonata: Un tipo di roccia ricca di magnesio, chiamata peridotite, è intrecciata con vene contenenti carbonato di magnesio che si formano quando la roccia entra in contatto con l'anidride carbonica dell'atmosfera.
I ricercatori hanno dimostrato che le formazioni rocciose chiamate peridotite, che si trovano in Oman e in molti altri luoghi in tutto il mondo, tra cui California e Nuova Guinea, producono carbonato di calcio e rocce di carbonato di magnesio quando entrano in contatto con l'anidride carbonica. Gli scienziati hanno scoperto che tali formazioni in Oman sequestrano naturalmente centinaia di migliaia di tonnellate di anidride carbonica all'anno. Sulla base di tali risultati, i ricercatori, scrivendo nell'attuale prima edizione del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , calcola che il tasso di sequestro del carbonio nelle formazioni rocciose in Oman potrebbe essere aumentato a miliardi di tonnellate all'anno, più delle emissioni di carbonio negli Stati Uniti dalle centrali elettriche a carbone, che arrivano a 1,5 miliardi di tonnellate all'anno.
La strategia dei ricercatori della Columbia è interessante a causa del grande potenziale di immagazzinare grandi quantità di anidride carbonica, afferma Marco Mazzotti , il capo del Laboratorio dei processi di separazione presso il Politecnico federale di Zurigo, a Zurigo. In genere, la strategia odierna per il sequestro del carbonio prevede il pompaggio nel sottosuolo, dove è intrappolato in falde acquifere porose. Poiché l'approccio dei ricercatori della Columbia immagazzinerebbe l'anidride carbonica sotto forma di roccia, eliminerebbe la possibilità che l'anidride carbonica fuoriesca, afferma Mazzotti.
I ricercatori hanno scoperto che le formazioni naturali di peridotite in Oman catturano l'anidride carbonica in una rete di vene sotterranee. La peridotite contiene grandi quantità di olivina, un minerale composto da magnesio, silicio e ossigeno. Quando l'acqua sotterranea reagisce con l'olivina, l'acqua diventa ricca di magnesio e bicarbonato disciolti, con quest'ultimo che aumenta efficacemente la concentrazione di carbonio nell'acqua di circa 10 volte. Quando quest'acqua penetra più in profondità nella roccia e smette di reagire con l'aria, il magnesio, il carbonio e l'ossigeno precipitano fuori dalla soluzione e formano carbonato di magnesio, chiamato anche magnesite. Si forma anche la dolomite, che contiene calcio, magnesio, carbonio e ossigeno. Quando la magnesite e la dolomite si formano, aumentano il volume totale della roccia di circa il 44%, provocando la comparsa di crepe in tutta la stessa, che creano una rete di fratture di soli 50 micrometri di diametro. Questo apre la roccia e consente all'acqua di penetrare ulteriormente. È un po' come dare fuoco a un giacimento di carbone, dice Peter Kelemen , professore di studi sulla terra e sull'ambiente alla Columbia University. Stai prendendo rocce che non sono state esposte all'atmosfera e le stai ossidando molto velocemente.
I ricercatori calcolano che il processo naturale può essere accelerato notevolmente. Utilizzando tecniche comunemente impiegate dall'industria petrolifera per aumentare la produzione di petrolio, la roccia potrebbe essere ulteriormente fratturata, aumentando la superficie per le reazioni. L'anidride carbonica catturata dalle centrali elettriche potrebbe quindi essere pompata nella roccia, dove attiverebbe la formazione di carbonati. Il riscaldamento della roccia aumenterebbe la velocità delle reazioni. Inoltre, poiché le reazioni stesse generano calore, una volta raggiunta una certa velocità, saranno autosufficienti. L'avvio di questa reazione autosufficiente richiederebbe il riscaldamento della roccia a 185 ° C, affermano i ricercatori, cosa che potrebbe essere eseguita durante il processo di fratturazione della roccia. Calcolano che in un tale sistema, un chilometro cubo di roccia immagazzinerebbe un miliardo di tonnellate di anidride carbonica all'anno.
Sorgenti minerali: Roccia di carbonato di calcio che si forma come acqua alcalina e ricca di calcio filtra dalle sorgenti sotterranee in Oman.
I ricercatori propongono una strategia di sequestro del carbonio che eliminerebbe la necessità di trasportare l'anidride carbonica, nonché la necessità di riscaldare la roccia. In questo scenario, avrebbero accesso alle formazioni rocciose nelle acque oceaniche poco profonde al largo della costa dell'Oman e altrove perforandole e fratturando la roccia utilizzando le tecniche esistenti dell'industria petrolifera. I ricercatori avrebbero praticato due fori. In uno, avrebbero pompato acqua di mare fresca. La temperatura della roccia aumenta con la profondità, quindi l'acqua pompata nei fori diventerà più calda, fino a raggiungere quasi i 185 °C. L'anidride carbonica disciolta naturalmente nell'acqua precipiterebbe fuori dalla soluzione. L'acqua calda alla fine si sarebbe fatta strada attraverso la roccia fratturata fino al secondo foro praticato, dove sarebbe salita in superficie per convezione. Questa acqua di mare assorbirebbe rapidamente più anidride carbonica, poiché le acque poco profonde e le onde si mescolano bene con l'atmosfera. Poiché l'atmosfera trasporta gratuitamente l'anidride carbonica in tutto il mondo, afferma Kelemen, questo approccio, se implementato su larga scala, potrebbe essere utilizzato per abbassare i livelli mondiali di anidride carbonica.
Questo scenario sarebbe limitato dalla concentrazione di anidride carbonica nell'acqua di mare, quindi un chilometro cubo di roccia sequestrerebbe solo circa un milione di tonnellate di anidride carbonica all'anno. Ma dal momento che non sarebbe necessario trasportare anidride carbonica o pagare per riscaldare la roccia, dice Kelemen, sarebbe possibile lavorare con aree di roccia molto più grandi, e quindi raggiungere un tasso di miliardi di tonnellate di anidride carbonica all'anno.
Da un punto di vista concettuale, tutto quello che dicono ha un senso, dice Mazzotti. Tuttavia rimangono dubbi sul fatto che i metodi funzioneranno nella pratica. Per prima cosa, le reazioni autosufficienti dipendono dal carbonato di magnesio e da altri precipitati che continuano a fratturare la roccia per esporne una maggiore quantità. I ricercatori hanno osservato che questo è accaduto nella geologia dell'Oman, ma non è detto che continui negli scenari che propongono. I concetti dei ricercatori dovrebbero ora essere integrati con test su larga scala, afferma Mazzotti.