Прорив у видаленні вуглекислого газу з атмосфери Землі: вчені хочуть використовувати каміння

Хіміки зі Стенфордського університету розробили простий і недорогий спосіб видалення вуглекислого газу (CO2) з атмосфери Землі з використанням несподіваного джерела: каміння. Автори дослідження зазначають, що технологія доволі проста і потенційно дешева, проте потрібно буде її масштабувати, щоб отримати результат, пише IFLScience.

Технологія передбачає нагрівання звичайних мінералів, тож вони перетворюються на матеріали, які спонтанно витягують вуглець з атмосфери планети й назавжди утримують його. Ще більш дивовижним виглядає те, що реактивні матеріали, по суті, можна виробляти у звичайних печах, наприклад, тих, які використовуються для виробництва цементу.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Сьогодні вчені зосереджені на пошуку шляхів видалення CO2 із земної атмосфери за допомогою інженерних систем, але вони часто фокусуються або на поліпшенні, або на масштабуванні технологій прямого уловлювання повітря. Ці системи використовують панелі великих вентиляторів для прогону навколишнього повітря через хімікати, або на інших процесах для видалення CO2. Технологія постійно вдосконалюється, проте все ще залишається обмеженою через високі витрати на електроенергію. У результаті вчені зосередилися на пошуку альтернативних пошуків, звернувшись до величезних запасів силікатних мінералів планети.

За словами професора хімії в Стенфордській школі гуманітарних і природничих наук Метью Канана, на Землі є невичерпний запас мінералів, які здатні видаляти вуглекислий газ із земної атмосфери. На жаль, ці мінерали не реагують досить швидко, щоб розв'язати проблему викидів парникових газів. Команда зазначає, що їхня нова робота розв'язує цю проблему у спосіб, який можна масштабувати.

Силікати — поширена група породоутворювальних мінералів, що становлять основу земної кори та мантії. Під час реакції з водою та атмосферним CO2 силікати утворюють стабільні іони бікарбонату та тверді карбонатні мінерали в процесі, відомому як вивітрювання.

Природний процес міг би зайняти від сотень до тисяч років, проте в новій роботі вчені знайшли спосіб істотно прискорити реакцію. Команда розробила абсолютно новий процес перетворення силікатів, що повільно вивітрюються, на значно реактивніші мінерали, які швидше захоплюють вуглець і зберігають його ефективніше.

За словами професора Канана, їм з колегами вдалося представити нову хімію для активації інертних силікатних мінералів за допомогою простої іонообмінної реакції. Команда була здивована, наскільки ефективною виявилася нова технологія.

У спробах подолати глобальне потепління дослідники наголошують, що нам потрібно буде як радикально знизити нашу залежність від викопного палива, так і назавжди видалити мільярди тонн вуглецю з атмосфери. Ця нова розробка може сприяти досягненню цієї мети.

Новий підхід був натхненний старим і вимагає лише половини енергії, використовуваної провідними технологіями прямого захоплення повітря. Вчені також вважають, що технологія може бути конкурентоспроможною з погляду витрат. Процес починається з нагрівання вапняку в печі, перетворюючи його на оксид кальцію, який потім змішується з піском, щоб стати ключовим компонентом цементу.

Під час своїх лабораторних досліджень команда застосувала схожий процес, але замінила пісок на інший мінерал, що містить іони магнію та силікату. Під час нагрівання мінерали обмінюються іонами та стають оксидом магнію і силікатом кальцію, двома лужними мінералами, які швидко реагують на кислотний CO2 у повітрі.

Автори дослідження перевірили технологію в лабораторії, а потім у природних умовах: процес зайняв від кількох тижнів до кількох місяців, і все ж це в тисячі разів більше, ніж за звичайного вивітрювання.

Сьогодні лабораторія Канана виробляє близько 15 кілограмів матеріалу на тиждень, проте вчені вважають, що їхню розробку надалі можна буде масштабувати до мільйонів тонн на рік.

Раніше Фокус писав про те, що один з океанів Землі втрачає здатність поглинати CO2: чому це відбувається.