Минералы из загрязнённого воздуха: в Исландии борются с парниковыми газами, "упаковывая" их под землёй

На минерализации углерода уходит несколько месяцев.

На минерализации углерода уходит несколько месяцев.
Фотография Annette K. Mortensen.

Инженеры, разработавшие систему закачивания газов под землю, где CO2 переходит в твёрдое состояние.

Инженеры, разработавшие систему закачивания газов под землю, где CO2 переходит в твёрдое состояние.
Фотография Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory.

Подобные эксперименты проводили и ранее, но они не давали таких быстрых результатов по минерализации углерода.

Подобные эксперименты проводили и ранее, но они не давали таких быстрых результатов по минерализации углерода.
Фотография Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory.

Крупнейшая в мире геотермальная электростанция намного "чище, чем те, что работают на ископаемом топливе, но тем не менее также выделяет углекислый газ".

Крупнейшая в мире геотермальная электростанция намного "чище, чем те, что работают на ископаемом топливе, но тем не менее также выделяет углекислый газ".
Фотография Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory.

Электростанция Хеллисхейди, которая в настоящее время производит 40 тысяч тонн углекислого газа ежегодно.

Электростанция Хеллисхейди, которая в настоящее время производит 40 тысяч тонн углекислого газа ежегодно.
Фотография Arni Saeberg.

На минерализации углерода уходит несколько месяцев.
Инженеры, разработавшие систему закачивания газов под землю, где CO2 переходит в твёрдое состояние.
Подобные эксперименты проводили и ранее, но они не давали таких быстрых результатов по минерализации углерода.
Крупнейшая в мире геотермальная электростанция намного "чище, чем те, что работают на ископаемом топливе, но тем не менее также выделяет углекислый газ".
Электростанция Хеллисхейди, которая в настоящее время производит 40 тысяч тонн углекислого газа ежегодно.

Учёные из Колумбийского университета и инженеры, работающие на крупной электростанции в Исландии, впервые показали, что выбросы углекислого газа можно закачать в землю и химически изменить его состояние (на твёрдую форму) в течение нескольких месяцев. А это намного быстрее, чем предполагалось ранее.

Открытие, по мнению специалистов, должно решить важную проблему избытка парниковых газов в атмосфере, генерируемого деятельностью человека. В Исландии начали с CO2, опробовали его захват и его дальнейшее хранение под землёй. Почему под землёй? Многие опасаются, что выбросы смогут просачиваться обратно в воздух или даже взрываться. Как в случае с вечной мерзлотой Сибири, которая, по мнению учёных, сохраняет в себе огромные запасы парниковых газов, но при потеплении может их высвободить.

Электростанция Хеллисхейди (Hellisheidi) является крупнейшей в мире геотермальной станцией, то есть вырабатывающей электричество благодаря теплу горячих источников вулканического происхождения. Совместно с ещё одним заводом они обеспечивают энергией столицу Исландии Рейкьявик.

Инженеры, разработавшие систему закачивания газов под землю, где CO2 переходит в твёрдое состояние.

Но многие эксперты уверяют, что такой процесс производства энергии не является достаточно чистым. В ходе него также генерируются вулканические газы, включая двуокись углерода и плохо пахнущий сероводород.

В рамках пилотного проекта под названием Carbfix ("Фиксация углерода"), который начал работу в 2012 году, завод начал смешивать газы с водой и закачивать раствор в вулканические базальтовые породы под землю.

Отмечается, что в природе, когда базальт подвергается воздействию углекислого газа и воды, то проходит несколько химических реакций, в результате чего углеродные соединения преобразуются в беловатый минерал.

Однако никто не знал, насколько быстро происходит такой процесс. Предыдущие исследования показали, что в большинстве пород такой процесс занял бы сотни, а то и тысячи лет. В базальтовых породах, которые расположены под станцией Хеллисхейди, 95 процентов искусственно внедрённого углерода затвердевает (минерализуется) в течение менее чем двух лет.

"Это означает, что мы можем откачивать большое количество CO2 и хранить его в безопасном месте, — говорит автор исследования, гидролог из Колумбийского университета Мартин Штуте (Martin Stute). – В будущем мы могли бы подумать об использовании этого способа на других электростанциях в местах, где присутствует много базальта. А таких мест в мире довольно много".

Учёные давно занимаются вопросом так называемого захвата и секвестрации углерода. Так, в докладе 2014 года межправительственной группы по изменению климата отмечается, что без такой технологии невозможно эффективно и в достаточной мере ограничить процесс глобального потепления. Виноват ли в этом углекислый газ? Об этом специалисты также спорят. Тем не менее подобные проекты интересуют исследователей. Но до настоящего момента подобные программы достигали только незначительного прогресса.

Как правило, подобная технология применялась в небольшом количестве мест, и большинство экспериментов задействовали закачку чистого углекислого газа (то есть без примеси воды) в песчаник или глубокий водоносный слой. В последнем же эксперименте учёные решили сменить площадку действий на базальтовые породы.

Однако и тут есть опасения: исследователи беспокоятся, что любой просчёт может привести к обратному выбросу углекислого газа в воздух через трещинки или, что ещё хуже, при землетрясениях или подземных толчках, вызванных такой "инъекцией". Всё это может привести к разрыву подземных пластов. То есть этот процесс учёным ещё только предстоит тщательно изучить.

Электростанция Хеллисхейди, которая в настоящее время производит 40 тысяч тонн углекислого газа ежегодно.

В 2007 году сотрудники Хеллисхейди вместе с консорциумом, включавший Колумбийский университет, вузы Копенгагена и Исландии, впервые избавились от выбросов CO2 наряду с сероводородом (которые изрядно загрязняли эту местность).

Завод производит 40 тысяч тонн углекислого газа ежегодно – это всего 5% от выбросов эквивалентной угольной электростанции, но всё равно достаточно много.

Лабораторные эксперименты показали, что в отличие от осадочных пород, встречающихся в других местах, местный базальт содержит много кальция, железа и магния, необходимых для минерализации углерода.

Кроме того, исследования показали, что для удачного исхода также необходима вода (чтобы запустить все необходимые реакции).

В 2012-2013 годах команда учёных закачала 250 тонн смеси из CO2 и воды, а также сероводород на глубину 400-800 метров, после чего отслеживала происходящие химические процессы через несколько скважин.

Исследователи уже в 2014 году сообщали о быстро меняющихся пропорциях изотопов углерода в образцах воды — это дало понять, что большая часть углерода была минерализована в течение нескольких месяцев. Новые данные подтверждают прежние выводы.

Исследование, описывающее новый метод, опубликовано в научном журнале Science.

Добавим, что "Вести.Наука" рассказывали и о другом подходе учёных в борьбе с парниковыми газами – установке, которая "поедает" СО2.