اقترح العلماء حبس ثاني أكسيد الكربون في الصخور كطريقة لإبطاء معدل تغير المناخ. لكنهم لم يتوصلوا إلى طريقة سهلة للقيام بذلك. بدت جميع تكتيكاتهم المقترحة صعبة ومكلفة أو تتطلب الكثير من الطاقة. حتى الآن ، على أي حال. اقترح باحثون في كندا للتو تقنية جديدة لجمع غازات الاحتباس الحراري واحتجازها.
يخزن الحجر الجيري والمعادن الأخرى بالفعل الكثير من ثاني أكسيد الكربون (CO) على الأرض ، كما يشير إيان باور. إنه عالم جيولوجيا في جامعة ترينت في بيتربورو ، كندا. المشكلة:هذه العملية الطبيعية بطيئة. يمكن أن يستغرق آلاف أو حتى ملايين السنين. في الوقت الحالي ، كما يوضح ، "نحن نصدر الكثير من ثاني أكسيد الكربون الآن بحيث لا تستطيع الأرض مواكبة ذلك."
الشرح:الاحتباس الحراري وتأثيرات الاحتباس الحراري
لكن فريق باور أعلن للتو عن طريقة للقيام بسرعة بما تفعله الطبيعة ببطء. معدن يسمى المغنسيت (MAG-nuh-syte) يحبس ثاني أكسيد الكربون. يمكن للطن المتري من هذا المعدن (المعروف أيضًا باسم كربونات المغنيسيوم) تخزين حوالي نصف طن متري من ثاني أكسيد الكربون. يستغرق تكوين المادة الكيميائية عادةً آلاف السنين. ولكن في معملهم ، تمكنت مجموعة Power من تحقيق ذلك في غضون بضعة أشهر فقط.
في 14 أغسطس ، وصف باور كيف فعل فريقه ذلك في مؤتمر غولدشميدت للكيمياء الجيولوجية في بوسطن ، ماساتشوستس.
كيف طهى المعمل "إسفنجة" ثاني أكسيد الكربون بسرعة كبيرة
الأيونات عبارة عن ذرات أو جزيئات مشحونة كهربائيًا. جمعت مجموعة الطاقة أيونات المغنيسيوم موجبة الشحنة وأيونات الكربونات سالبة الشحنة. (تتشكل أيونات الكربونات عندما يختلط ثاني أكسيد الكربون بالماء.) يمكن أن يحتوي المغنسيت بشكل طبيعي على الكثير من ثاني أكسيد الكربون.
يوجد المغنسيت بشكل طبيعي. لكن العملية التي تتشكل بها على سطح الأرض بطيئة جدًا جدًا. فكر الباحثون في ضخ ثاني أكسيد الكربون في أعماق الأرض. مدى عمق؟ كيلومترات (أميال) أسفل الوشاح. هناك صخور تسمى الزبرجد الزيتوني تحتوي على المغنيسيوم. كما أن الجو حار جدًا هناك. سوف تنضغط الغازات تحت ضغط مرتفع ، مما يسمح للمغنسيت بالتشكل بشكل أسرع هناك. لكن هذه العملية ستكون صعبة ومكلفة للغاية. سيتعين على العلماء أولاً العثور على وسائل النقل وتخزين ثاني أكسيد الكربون الذي يأملون في احتجازه في الصخر. سيكون عليهم أيضًا تحديد الأماكن الجيدة تحت الأرض لإدخال ثاني أكسيد الكربون.
اختارت مجموعة Power القيام بذلك بشكل مختلف - في معملهم.
لمعرفة ما يتعين عليهم القيام به ، قام باور وفريقه بالتحقيق في كيفية قيام الطبيعة الأم بإنتاج المغنسيت. وللقيام بذلك ، ذهبوا إلى مكان واحد حيث عرفوا أن هذا المعدن يتشكل بالقرب من سطح الأرض. كان موقعًا شماليًا في مقاطعة كولومبيا البريطانية الغربية بكندا.
في الأحواض الجافة المعروفة باسم بلايا (PLY-uhs) ، تتدفق المياه الجوفية عبر الصخور. على طول الطريق ، تلتقط أيونات المغنيسيوم والكربونات. بمرور الوقت ، تتفاعل هذه الأيونات لتكوين المغنسيت. يستقر المعدن ببطء خارج الماء مكونًا الصخور.
تقول باور عن العملية الطبيعية:"كنا نعلم أنها كانت بطيئة". "لكن لم يقم أحد بقياس المعدل على الإطلاق." في كولومبيا البريطانية ، بدأت العملية منذ 11000 عام ، كما يلاحظ.
يمكن للعلماء الجمع بين الصخور وثاني أكسيد الكربون باستخدام الكثير من الحرارة في المختبر. يقول باور إن هذا يمكن أن يجعل المعدن سريعًا - ولكن فقط من خلال استخدام الكثير من الطاقة المكلفة. وذلك لأن الماء يعيق الطريق. عندما تكون أيونات المغنيسيوم في الماء ، تشكل جزيئات الماء "غلافًا" حول الأيونات. هذا يمنع المغنيسيوم من الترابط مع أيونات الكربونات. يقول باور:"من الصعب تجريد جزيئات الماء هذه". ويضيف أنه ما لم تفعل ذلك ، سيستغرق تكوين المغنسيت وقتًا طويلاً جدًا.
الشرح:كيف يعرف العلماء أن الأرض تزداد احترارًا
للتغلب على المشكلة ، نزع الباحثون الماء من المغنيسيوم. للقيام بذلك ، أضافوا آلاف الكرات البلاستيكية الصغيرة ، أو الكرات الدقيقة. كان قطر كل منها حوالي 20 ميكرومتر (8 على عشرة آلاف من البوصة). مصنوعة من البوليسترين (Paal-ee-STY-reen) ، كانت الكرات الصغيرة مغطاة بجزيئات تجذب الماء. عندما ربطوا الماء ، أصبحت أيونات المغنيسيوم المتبقية الآن حرة في الارتباط بالكربونات.
باستخدام الكرات الدقيقة ، أنتج الباحثون المغنسيت في 72 يومًا ، كما يقول باور. والخبر السار:يمكن أيضًا إعادة استخدام نفس الكرات المجهرية مرارًا وتكرارًا ، كما يقول.
لا يزال الطريق طويلًا
حتى الآن ، صنع العلماء كمية ضئيلة فقط من المغنسيت في المختبر. يبلغ إجمالي وزنها - ميكروجرام واحد - حوالي واحد على مليون من وزن مشبك الورق. لذا فإن العملية تحتاج إلى الكثير من التحسين قبل أن تبدأ في حبس ملايين الأطنان من ثاني أكسيد الكربون المنتج كل عام ، كما يقول باورز.
لكنه يقول إنه تم إعاقة مصدر قلق كبير. لقد أظهروا أنه من الممكن القيام بذلك في درجة حرارة الغرفة وضغطها. الآن يمكن للفريق استكشاف كيفية جعل العملية أكثر كفاءة.
تقول باتريشيا دوف:"لقد أدهشتني النتيجة حقًا". هي عالمة جيوكيمياء في Virginia Tech في بلاكسبرج. وتقول إنه ليس من الواضح مدى تكلفة هذه العملية أو فعاليتها. لكنها تجد ذلك "مثيرًا للاهتمام بالتأكيد".
