Прорыв в удалении углекислого газа из атмосферы Земли: ученые хотят использовать камни

Химики из Стэнфордского университета разработали простой и недорогой способ удаления углекислого газа (CO2) из атмосферы Земли с использованием неожиданного источника: камней. Авторы исследования отмечают, что технология довольно проста и потенциально дешева, однако потребуется ее масштабировать, чтобы получить результат, пишет IFLScience.

Технология включает нагревание обычных минералов, поэтому они превращаются в материалы, которые спонтанно извлекают углерод из атмосферы планеты и навсегда удерживают его. Еще более удивительным выглядит то, что реактивные материалы, по сути, можно производить в обычных печах, например, тех, которые используются для производства цемента.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сегодня ученые сосредоточены на поиске путей удаления CO2 из земной атмосферы с помощью инженерных систем, но они часто фокусируются либо на улучшении, либо на масштабировании технологий прямого улавливания воздуха. Эти системы используют панели больших вентиляторов для прогона окружающего воздуха через химикаты, либо на других процессах для удаления CO2. Технология постоянно совершенствуется, однако все еще остается ограниченной из-за высоких затрат на электроэнергию. В результате ученые сосредоточились на поиске альтернативных поисков, обратившись к огромным запасам силикатных минералов планеты.

По словам профессора химии в Стэнфордской школе гуманитарных и естественных наук Мэтью Канана, на Земле есть неисчерпаемый запас минералов, которые способны удалять углекислый газ из земной атмосферы. Увы, эти минералы не реагируют достаточно быстро, чтобы решить проблему выбросов парниковых газов. Команда отмечает, что их новая работа решает эту проблему способом, который можно масштабировать.

Силикаты — распространенная группа породообразующих минералов, составляющих основу земной коры и мантии. При реакции с водой и атмосферным CO2 силикаты образуют стабильные ионы бикарбоната и твердые карбонатные минералы в процессе, известном как выветривание.

Естественный процесс мог бы занять от сотен до тысяч лет, однако в новой работе ученые нашли способ существенно ускорить реакцию. Команда разработала совершенно новый процесс преобразования медленно выветривающихся силикатов в значительно более реактивные минералы, которые быстрее захватывают углерод и хранят его эффективнее.

По словам профессора Канана, им с коллегами удалось представить новую химию для активации инертных силикатных минералов с помощью простой ионообменной реакции. Команда была удивлена, насколько эффективной оказалась новая технология.

В попытках преодолеть глобальное потепление исследователи подчеркивают, что нам нужно будет как радикально снизить нашу зависимость от ископаемого топлива, так и навсегда удалить миллиарды тонн углерода из атмосферы. Эта новая разработка может способствовать достижению этой цели.

Новый подход был вдохновлен старым и требует лишь половины энергии, используемой ведущими технологиями прямого захвата воздуха. Ученые также считают, что технология может быть конкурентоспособной с точки зрения затрат. Процесс начинается с нагрева известняка в печи, превращая его в оксид кальция, который затем смешивается с песком, чтобы стать ключевым компонентом цемента.

Во время своих лабораторных исследований команда применила похожий процесс, но заменили песок другим минералом, содержащим ионы магния и силиката. При нагревании минералы обмениваются ионами и становятся оксидом магния и силикатом кальция, двумя щелочными минералами, которые быстро реагируют на кислотный CO2 в воздухе.

Авторы исследования проверили технологию в лаборатории, а затем в естественных условиях: процесс занял от нескольких недель до нескольких месяцев, и все же это в тысячи раз больше, чем при обычном выветривании.

Сегодня лаборатория Канана производит около 15 килограммов материала в неделю, однако ученые считают, что их разработку в дальнейшем можно будет масштабировать до миллионов тонн в год.