Gli scienziati ambientali che testano l'abbattimento dell'anidride carbonica utilizzano flussi sotterranei di basalto per contenere e convertire il gas in un minerale inerte. Una nuova serie di esperimenti condotti alla Washington University fornisce un nuovo, sguardo preciso al processo. Credito:Joe Angeles/Washington University
Quando i combustibili fossili vengono bruciati, viene emessa anidride carbonica (CO2). Quando il gas sale e rimane intrappolato nell'atmosfera, trattiene il calore come parte di un processo chiamato effetto serra. L'aumento delle temperature associato all'effetto serra può causare lo scioglimento delle calotte glaciali, livelli del mare più elevati e una perdita di habitat naturale per specie animali e vegetali.
Gli scienziati ambientali che cercano di mitigare gli effetti della CO2 hanno sperimentato l'iniezione in profondità nel sottosuolo, dove rimane intrappolato. Queste prove hanno avuto luogo principalmente in falde acquifere di arenaria, però, la CO2 iniettata rimane principalmente presente come una bolla che può tornare in superficie se vi sono fratture nella formazione di capping. Un approccio diverso che utilizza flussi di basalto come siti di iniezione, principalmente presso il sito CarbFix in Islanda e nello stato di Washington, ha prodotto risultati drammatici. I metalli nel basalto hanno la capacità di trasformare la CO2 in un minerale solido inerte nel giro di pochi mesi. Mentre il nuovo metodo mantiene la promessa, le iniezioni sotterranee possono essere imprecise, difficile da tracciare e misurare.
Ora, una nuova ricerca degli scienziati della Washington University di St. Louis fa luce su ciò che accade nel sottosuolo quando la CO2 viene iniettata nel basalto, illustrando con precisione quanto efficace potrebbe essere la roccia vulcanica come agente di abbattimento delle emissioni di CO2. La ricerca, guidato da Daniel Giammar, il Walter E. Browne Professor di Ingegneria Ambientale presso la School of Engineering &Applied Science, è stato condotto in collaborazione con i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory e Philip Skemer, professore associato di scienze della terra e planetarie in Arts &Sciences presso la Washington University.
"In un campo, inietti l'anidride carbonica, ed è un sistema molto aperto, "Giammar ha detto. "Non è possibile ottenere un buon vincolo in termini di stima della capacità. Sai che hai fatto un po' di carbonato dalla CO2, ma non sai davvero quanto. Nel laboratorio, abbiamo confini ben definiti."
Rocce di basalto come queste possono intrappolare il gas CO2 e convertirlo in un minerale inerte. Una nuova ricerca degli scienziati della Washington University di St. Louis mostra la velocità con cui avviene il processo. Credito:Joe Angeles/Washington University
Per ottenere una più chiara, uno sguardo quantificabile sui tassi di intrappolamento del carbonio nel basalto, Giammar ha raccolto campioni della roccia dallo stato di Washington, dove i ricercatori hanno precedentemente iniettato mille tonnellate di gas CO2 in profondità nel sottosuolo in un flusso di basalto. Ha messo le rocce in piccoli reattori che assomigliano a pentole a cottura lenta per simulare le condizioni del sottosuolo, e poi iniettato CO2 per testare le variabili coinvolte nel processo di carbonizzazione.
"Abbiamo reagito a condizioni di pressione e temperatura simili a quelle che avevano sul campo, tranne che facciamo tutto il nostro in un piccolo vaso sigillato, "Giammar ha detto. "Quindi sappiamo quanta anidride carbonica è entrata e sappiamo esattamente dove è andata a finire. In seguito possiamo guardare l'intera roccia e vedere quanto carbonato si è formato in quella roccia. "
Il laboratorio ha mantenuto il basalto nei pressurizzatori e ha seguito, utilizzando l'imaging 3D per analizzare i loro spazi dei pori a sei settimane, 20 settimane e 40 settimane. Sono stati in grado di osservare momento per momento mentre la CO2 precipitava in minerale, gli esatti vuoti all'interno del basalto che riempiva, e i punti precisi nella roccia in cui è iniziato il processo di carbonizzazione.
Una volta raccolti e analizzati tutti i dati, Giammar e il suo team hanno previsto che 47 chilogrammi di CO2 possono essere convertiti in minerale all'interno di un metro cubo di basalto. Questa stima può ora essere utilizzata come base di riferimento per aumentare, quantificare quanta CO2 può essere effettivamente convertita in intere aree di flusso basaltico.
"Le persone hanno fatto sondaggi sui flussi di basalto disponibili, " Ha detto Giammar. "Questi dati ci aiuteranno a determinare quali potrebbero effettivamente essere ricettivi all'iniezione di CO2, e poi ci aiutano anche a determinare la capacità. È grande. Sono anni e anni le emissioni di CO2 degli Stati Uniti".
