新技术为将二氧化碳储存在地下提供了希望

为了阻止气候变化并防止危险的变暖，我们最终必须停止向大气中排放温室气体。尽管世界在减少排放方面进展缓慢，但还有更多的激进选择，例如从大气中去除温室气体并将其存储在地下。

在今天《科学》杂志上发表的一篇论文中，我和我的同事报告了一次成功的试验，将二氧化碳（CO 2）转化为岩石并将其存储在冰岛的地下。尽管我们仅试验了少量的CO 2，但这种方法具有巨大的潜力。

运作方式如下。

将CO 2变成岩石

我们的论文是在冰岛被称为CarbFix的十年科学领域和实验室工作的结晶，与一组国际科学家合作，其中包括Wallace Broecker，他在1970年代提出了“全球变暖”一词。我们还与冰岛地热能源公司雷克雅未克能源公司（Reykjavik Energy）合作。

将CO 2转化为石灰石基础的碳酸盐矿物的想法本身并不新鲜。实际上，地球本身一直在使用这种转换技术来控制大气中的CO 2水平。

但是，到目前为止，科学观点认为将CO 2从气体转化为固体（称为矿化作用）将花费数千（或数万）年，并且太慢而无法用于工业规模。

为了解决这个问题，我们使用雷克雅未克能源公司的注入井和监测井进行了现场试验。经过多年的准备，2012年，我们分两个阶段分别向地下550m左右的玄武岩岩石中注入了248吨CO2。

大多数CO 2隔离项目注入并存储“超临界CO 2”，这是在压力下被压缩以显着降低其密度的CO 2气体。但是，超临界CO2像气体一样是漂浮的，因此这种方法已引起争议，因为从存储库向上泄漏到地下水并最终返回大气的可能性很大。

实际上，由于担心在不可预见的将来可能发生泄漏，荷兰等欧洲国家（如荷兰）已停止了将超临界CO 2储存在陆地上的努力。奥地利甚至禁止直接地下储存二氧化碳。

我们的冰岛审判以不同的方式进行。我们首先将CO2溶解在水中以产生苏打水。与超临界CO 2气体相比，这种碳酸水具有两个优点。

首先，它是酸性的，会侵蚀在酸性条件下易于溶解的玄武岩。

第二，CO 2不能逸出，因为它溶解了并且不会上升到表面。只要它保持在压力下，它就不会上升到表面（打开汽水罐时，您会看到相同的效果；只有这样，溶解的CO 2才会释放到空气中）。

溶解玄武岩意味着钙，镁和铁等元素释放到孔隙水中。玄武岩富含这些金属，它们与溶解的CO 2结合在一起形成固体碳酸盐矿物。

通过对监控井的观察和示踪研究，我们发现在不到两年的时间内，注入的CO 2中有95％以上（约235吨）转化为碳酸盐矿物。尽管最初注入的CO 2量很小，但冰岛的田间试验清楚地表明，CO 2的矿化是可行的，而且更重要的是要快速。

在海洋下储存二氧化碳

好消息是该技术不必仅限于冰岛。CO 2的矿化需要玄武质或橄榄岩，因为这些类型的岩石富含形成碳酸盐和结合CO 2所需的金属。

事实证明，整个广阔的海底都是由千米厚的海洋玄武岩壳构成的，大陆边缘的大片区域也是如此。也有广阔的土地覆盖着玄武岩（所谓的火成岩省）或橄榄岩（所谓的“火山岩复合体”）。

CO 2的总潜在储存能力比许多世纪以来的全球CO 2排放量大得多。矿化过程消除了浮力这一关键问题，也不再需要对注入的CO 2进行永久监控以停止并补救潜在的地表渗漏问题，而超临界CO 2注入地点将面临数百年甚至数千年的历史。

不利的一面是，用碳酸水使CO 2矿化需要大量的水，这意味着这种矿化技术只能在有大量水供应的情况下才能成功。

但是，海底或大陆边缘的海水并不短缺。相反，所涉及的成本至少在目前是这种永久存储选项的主要障碍。

在我们的试验中，一吨通过碳酸水矿化的二氧化碳的成本约为17美元，大约是使用超临界二氧化碳进行存储的成本的两倍。

这意味着，只要没有诸如碳税或更高的碳排放价格之类的经济激励措施，就没有真正的碳存储驱动力，而与我们使用的技术无关。

科廷大学西澳大利亚矿业学院高级讲师Dom Wolff-Boenisch

本文最初发表在《对话》上。阅读原始文章。