Исследователи Стэнфордского университета работают над новой технологией удаления углекислого газа из атмосферы. Они нашли способ активировать материалы, содержащиеся в природных породах, чтобы улавливать CO2 при комнатной температуре. Хотя метод не самый быстрый, учёные считают его сравнительно недорогим и легко масштабируемым для борьбы с глобальными выбросами.
Как это работает?
В основе метода лежит естественный процесс выветривания, при котором минералы-силикаты вступают в реакцию с водой и углекислым газом, образуя карбонаты. Обычно этот процесс занимает тысячи лет, но команда Стэнфорда смогла его значительно ускорить.
Учёные нагревали в лабораторной печи смесь оксида кальция, полученного из известняка (сырья для цемента), с минералом, содержащим магний и силикатные ионы. В результате образовывались оксид магния и силикат кальция, которые быстро реагируют с CO2 из воздуха.
Когда эти соединения контактировали с водой и чистым CO2, они улавливали углерод и преобразовывались в карбонаты всего за два часа. В другом эксперименте образцы оксида магния и силиката кальция просто оставили на воздухе. Процесс карбонизации занял несколько недель из-за более низкой концентрации CO2, но даже при этом темпе он оказался в тысячи раз быстрее естественного выветривания.
Польза для сельского хозяйства
Для масштабного применения метода профессор химии Мэтью Канан предложил использовать его на сельскохозяйственных угодьях. Рассыпая оксид магния и силикат кальция по полям, можно не только снижать содержание CO2 в атмосфере, но и улучшать качество почвы. Эти минералы со временем превращаются в бикарбонаты, которые проникают в почву и могут быть навсегда сохранены в океане.
Канан отметил, что добавление этих веществ в почву заменит традиционное известкование, используемое для регулирования pH. Кроме того, высвобождающийся при выветривании кремний способствует росту растений и повышает урожайность. Это может сделать метод экономически выгодным для фермеров, так как они получат не только удобрения, но и возможность участвовать в сокращении выбросов углерода.
По оценкам исследователей, внедрение технологии в глобальных масштабах уже возможно. Обычные печи, используемые для производства цемента, могут быть адаптированы для создания карбонатных соединений из доступных минералов, таких как оливин и серпентин. Запасы этих пород на Земле превышают 100 000 гигатонн, что значительно больше всего объёма выбросов CO2 за всю историю человечества.
Кроме того, ежегодно на горнодобывающих предприятиях образуется более 400 миллионов тонн отходов, содержащих подходящие силикаты. Это делает возможным использование новой технологии без дефицита сырья.
Хотя процесс требует нагрева материалов до 1300 °C, что кажется энергоёмким, исследователи уверены в его эффективности. По их подсчётам, метод потребляет менее половины энергии, необходимой для современных технологий прямого улавливания CO2 из воздуха (DAC), где стоимость удаления одной тонны углекислого газа составляет 600–1000 долларов. Цель исследователей — снизить затраты до 200 долларов за тонну, что соответствует прогнозам Всемирного экономического форума для массового внедрения DAC.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.
