Peter Kelemen è un geologo e Arthur D. Storke Memorial Professor presso l'Osservatorio della Terra di Lamont-Doherty. Membro della National Academy of Sciences (NAS) ed esperto di carbonatazione delle rocce del mantello terrestre, Kelemen ha scritto un capitolo sulla mineralizzazione del carbonio per un nuovo rapporto NAS, Tecnologie per le emissioni negative e sequestro affidabile:un'agenda di ricerca. Il rapporto è stato commissionato dal governo degli Stati Uniti per guidare l'allocazione dei finanziamenti e le richieste di risorse aggiuntive da parte del Congresso.

Il rapporto esamina le strategie per estrarre l'anidride carbonica dall'atmosfera, ne spiega i limiti e le potenzialità, e raccomanda la ricerca necessaria per superare i loro vincoli e renderli realizzabili su larga scala. Comprendere i pro ei contro di ciascuna strategia e determinare il modo migliore per far progredire le tecnologie più redditizie e promettenti è fondamentale.

Un altro recente rapporto dell'Intergovernmental Panel on Climate Change ha stabilito che non possiamo limitare l'aumento globale della temperatura a 1,5°C, con l'obiettivo di prevenire grandi cambiamenti ambientali, senza rimuovere l'anidride carbonica dall'atmosfera. Il rapporto NAS ha esaminato sei strategie per rimuovere la CO ₂ dall'aria:

• Il carbonio blu costiero comporta modi per aiutare le piante e i sedimenti costieri, e le zone umide aumentano il loro assorbimento di carbonio.
• La rimozione e il sequestro del carbonio terrestre implica la gestione di foreste e terreni agricoli per consentire al suolo di immagazzinare più carbonio.
• La bioenergia con cattura e sequestro del carbonio (BECCS) farebbe crescere i raccolti, che assorbono carbonio man mano che crescono, usarli per produrre elettricità o calore in una centrale elettrica, quindi catturare e sequestrare la CO ₂ la centrale produce.
• La cattura diretta dell'aria aspira CO ₂ fuori dall'aria e lo immagazzina sottoterra.
• La mineralizzazione del carbonio sfrutta un processo naturale in cui le rocce reattive si legano chimicamente alla CO ₂ per formare minerali carbonatici solidi come il calcare che possono immagazzinare CO ₂ per milioni di anni.
• Il sequestro geologico inietta CO . catturata ₂ sotterraneo dove può essere immagazzinato negli spazi dei pori.

Il lavoro di Kelemen si concentra sulla mineralizzazione del carbonio; è uno dei principali sostenitori dell'Oman Drilling Project, un'iniziativa che coinvolge più di 150 scienziati internazionali di discipline come la geofisica, geochimica, geologia, biologia, e fisica che stanno lavorando su argomenti di ricerca relativi a una caratteristica geologica unica nel deserto dell'Oman. In questa regione, la crosta oceanica e le rocce sottostanti il ​​mantello sono state spinte in superficie, creando la più grande esposizione di crosta oceanica e mantello superiore ovunque sulla terraferma.

Kelemen è interessato a comprendere il processo naturale di mineralizzazione del carbonio che si verifica in questa caratteristica. Il suo obiettivo è essere in grado di emulare il processo e velocizzarlo attraverso un sistema creato dall'uomo che rimuoverà grandi quantità di CO ₂ dall'aria.

"Quando la pioggia cade su queste rocce del mantello, scioglie il magnesio dalle rocce e che aspira CO ₂ dall'aria, e fa un fluido molto ricco di bicarbonato di magnesio, " Kelemen ha detto. "Questo va sottoterra e fa precipitare quasi tutto il carbonio nei minerali di carbonato solido. Lungo quel percorso di reazione, scioglie anche il calcio e quando l'acqua ricca di calcio torna in superficie, non c'è carbonio ma ci vuole CO ₂ direttamente dall'aria per formare carbonato di calcio solido."

Se questo tipo di sistema di mineralizzazione del carbonio può essere replicato, avrebbe il potenziale per immagazzinare decine di miliardi di tonnellate di CO ₂ ogni anno, ed è una delle poche opzioni che potrebbe farlo su questa scala. Ma la tecnica potrebbe avere impatti negativi:l'estrazione o l'esposizione di minerali potrebbe inquinare le risorse idriche e innescare terremoti e il processo è ancora relativamente costoso per tonnellata di carbonio.

Tuttavia, il lavoro in Oman consente a scienziati come Kelemen di studiare l'assorbimento naturale di CO ₂ attraverso l'erosione delle rocce. I ricercatori stanno raccogliendo dati fondamentali su come l'acqua scorre attraverso le rocce, la loro permeabilità e porosità, e come ciò influisca sulla velocità del flusso, che sarà fondamentale per la progettazione di un sistema ingegnerizzato.

Il rapporto NAS raccomanda agli Stati Uniti di avviare un'iniziativa di ricerca per sviluppare tecnologie di rimozione dell'anidride carbonica il prima possibile. Suggerisce le strategie più naturalistiche ed esistenti:carbonio blu costiero, gestione forestale e forestazione, e l'aumento del carbonio nel suolo - essere ridimensionati e i loro costi ridotti, e nuove tecnologie come la cattura diretta dell'aria e la mineralizzazione del carbonio saranno esplorate ulteriormente. Investire in questa ricerca non solo aiuterà a limitare gli impatti del cambiamento climatico, consentirebbe inoltre agli Stati Uniti di aprire la strada all'introduzione di nuove tecnologie e al controllo della proprietà intellettuale associata.

"Ci sono molte cose che potrebbero funzionare [per rimuovere l'anidride carbonica dall'aria] e tutte hanno una certa quantità di incertezza associata a loro e una certa quantità di promesse, " Ha detto Kelemen. "Quindi vuoi avere molte possibilità da indagare in parallelo al fine di eliminare quale potrebbe essere il 10 o giù di lì ottimale".

Kelemen ha detto quando è arrivato alla Columbia nel 2004, è rimasto impressionato dalla quantità di competenze relative alla rimozione e alla mineralizzazione dell'anidride carbonica. Alcuni di questi scienziati facevano parte di un consorzio internazionale che ha fondato il progetto CarbFix nel 2006, che inietta CO ₂ nel basalto sotto la centrale elettrica islandese di Hellisheidi, il più grande impianto geotermico del mondo. CarbFix ora inietta 12, 000 tonnellate di CO ₂ nel terreno ogni anno al costo di $ 30 per tonnellata.

Oltre a Kelemen, un certo numero di scienziati della Columbia University rimane in prima linea nella ricerca sulla rimozione su larga scala di CO ₂ dall'atmosfera.

David Goldberg, un geofisico e Lamont Research Professor presso Lamont-Doherty, sta studiando la fattibilità di immagazzinare 50 milioni di tonnellate o più di CO ₂ nei bacini di basalto nel nord-ovest del Pacifico. Questi serbatoi di basalto contengono pori che potrebbero potenzialmente riempirsi di CO ₂ mineralizza in calcare carbonato in due anni o meno.

Parco Alissa, Lenfest Junior Professor in Applied Climate Science e direttore ad interim del Lenfest Center for Sustainable Energy, sta lavorando alla mineralizzazione del carbonio ex situ. Ciò comporta il trasporto di materiali reagenti in una centrale elettrica o in un laboratorio, macinandoli, mescolandoli con CO ₂ , e poi metterli in un reattore. Poiché questo è un processo costoso, Park sta cercando di ridurre i costi realizzando prodotti che potrebbero essere venduti. Sta studiando additivi per calcestruzzo che possano immagazzinare CO ₂ e sintetizzando gli idrocarburi dalla CO . catturata ₂ per produrre combustibili, sostanze chimiche utili, o farmaceutici.

Giulio Friedmann, un funzionario del Dipartimento dell'Energia sotto Obama ed un esperto in gestione del carbonio e CO ₂ rimozione, è ricercatore senior presso il Columbia Center on Global Energy Policy. Sta lavorando per attirare investitori e migliorare i finanziamenti per progetti che catturano e utilizzano CO ₂ .

Kelemen afferma che questa vasta gamma di tecnologie e approcci sarà necessaria per mantenere l'aumento della temperatura globale al di sotto di 1,5°C.

"Se vogliamo avere qualche speranza di raggiungere gli obiettivi di Parigi, saranno necessari ulteriori tipi di rimozione dell'anidride carbonica dall'aria, " ha detto Kelemen. "Dovremmo prepararci per la possibilità che accadano."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.