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Cómo la arena verde podría capturar miles de millones de toneladas de dióxido de carbono
La playa de arena verde Papakōlea en Hawái. Proyecto Vesta
Un par de calas bordeadas de palmeras forman dos muescas estrechas, aproximadamente a un cuarto de milla de distancia, a lo largo de la costa de una isla no revelada en algún lugar del Caribe.
Después de una visita al sitio a principios de marzo, los investigadores del Proyecto Vesta sin fines de lucro de San Francisco determinaron que las entradas gemelas proporcionaban una ubicación ideal para estudiar un método oscuro para capturar el dióxido de carbono que impulsa el cambio climático.
A finales de este año, el Proyecto Vesta planea esparcir un mineral volcánico verde conocido como olivino, molido hasta el tamaño de partículas de arena, en una de las playas. Las olas descompondrán aún más el material altamente reactivo, acelerando una serie de reacciones químicas que extraen el gas de efecto invernadero del aire y lo encierran en las conchas y esqueletos de moluscos y corales.
Este proceso, junto con otras formas de lo que se conoce como meteorización mineral mejorada, podría almacenar potencialmente cientos de billones de toneladas de dióxido de carbono, según un informe de las Academias Nacionales el año pasado . Eso es mucho más dióxido de carbono del que los humanos han bombeado desde el comienzo de la Revolución Industrial. A diferencia de los métodos de eliminación de carbono que dependen del suelo, las plantas y los árboles, sería efectivamente permanente. Y Project Vesta al menos cree que podría ser barato, del orden de $10 por tonelada de dióxido de carbono almacenado una vez que se haga a gran escala.
Pero también hay grandes preguntas en torno a este concepto. ¿Cómo se extraen, muelen, transportan y esparcen las grandes cantidades de minerales necesarios sin producir más emisiones de las que elimina el material? ¿Y quién va a pagar por ello?
Luego, hay desafíos particulares que rodean el enfoque del Proyecto Vesta. Los investigadores aún no saben cuánto acelerarán las olas estos procesos, qué tan bien podemos medir y verificar la absorción de carbono, qué tipo de efectos ambientales pueden resultar o qué tan pronto el público aceptará la idea de verter minerales verdes molidos a lo largo de las costas. .
Gran parte de esto no se ha probado, dice Phil Renforth, profesor asociado de la Universidad Heriot-Watt en Escocia, que estudia la meteorización mejorada.
Una oportunidad sin explotar
La meteorización mineral es uno de los principales mecanismos que utiliza el planeta para reciclar el dióxido de carbono a lo largo de las escalas de tiempo geológico. El dióxido de carbono capturado en el agua de lluvia, en forma de ácido carbónico, disuelve rocas y minerales básicos, en particular aquellos ricos en silicatos, calcio y magnesio, como el olivino. Esto produce bicarbonato, iones de calcio y otros compuestos que se filtran hacia los océanos, donde los organismos marinos los digieren y los convierten en carbonato de calcio sólido y estable que forma sus caparazones y esqueletos.
Las reacciones químicas liberan hidrógeno y oxígeno en el agua para extraer más dióxido de carbono del aire. Mientras tanto, a medida que mueren los corales y los moluscos, sus restos se asientan en el fondo del océano y forman capas de piedra caliza y tipos de rocas similares. El carbono permanece encerrado allí durante millones o cientos de millones de años, hasta que se libera nuevamente a través de la actividad volcánica.
Este mecanismo natural atrae al menos 500 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono al año. El problema es que la sociedad está bombeando constantemente más de 35 mil millones de toneladas cada año. Entonces, la pregunta crítica es: ¿Podemos acelerar y ampliar radicalmente este proceso?
La idea de aprovechar la meteorización para combatir el cambio climático no es nueva. Un artículo publicado en Nature propuesto usando silicatos capturar dióxido de carbono hace 30 años. Cinco años más tarde, el investigador de Exxon Haroon Kheshgi sugirió emplear cal viva con el mismo propósito, y ese mismo año Klaus Lackner, un pionero en la eliminación de carbono , evaluó una variedad de métodos y tipos de rocas potenciales.
Pero la meteorización mejorada ha recibido poca atención en las décadas posteriores en relación con enfoques más directos como plantar árboles, alterar las prácticas agrícolas o incluso construcción de máquinas aspiradoras de CO2 . Eso se debe en gran parte a que es difícil de hacer, dice Jennifer Wilcox, profesora de ingeniería química que estudia la captura de carbono en el Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts. Cada enfoque tiene sus desafíos y compensaciones particulares, pero llevar los minerales correctos en el tamaño correcto al lugar correcto en las condiciones correctas siempre es una tarea costosa y compleja.
Sin embargo, más investigadores están comenzando a observar más de cerca la tecnología a medida que crece la importancia de la eliminación de carbono y más estudios concluyen que hay formas de alinear sus costos con otros enfoques. Si es lo suficientemente barato a gran escala, la esperanza es que las compensaciones de carbono corporativas, las políticas públicas como los impuestos al carbono o los subproductos vendibles del proceso, como el agregado utilizado en el concreto , podría crear los incentivos necesarios para que las organizaciones lleven a cabo estas prácticas.
Un puñado de proyectos están ahora en marcha. Investigadores en Islandia han sido canalización constante de una solución de dióxido de carbono capturado de centrales eléctricas o máquinas de eliminación de carbono en formaciones de basalto en las profundidades del subsuelo, donde la roca volcánica lo convierte en minerales de carbonato estables. El Centro Leverhulme para la Mitigación del Cambio Climático, en Sheffield, Inglaterra, está realizando pruebas de campo en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign para evaluar si polvo de roca basáltica añadido a los campos de maíz y soja podría actuar como fertilizante y como medio para extraer dióxido de carbono.
Mientras tanto, Gregory Dipple de la Universidad de Columbia Británica, junto con colegas de otras universidades en Canadá y Australia, está explorando varios usos para los minerales altamente reactivos y triturados producidos como subproducto de la minería de níquel, diamante y platino. Una idea es simplemente colocarlos en un campo, agregar agua y cultivar la lechada de manera efectiva. Esperan que los llamados relaves mineros extraigan y mineralicen rápidamente el dióxido de carbono del aire, formando un bloque sólido que pueda ser enterrado. Sus modelos muestran que podría eliminar la huella de carbono de ciertas minas, o incluso hacer que las operaciones sean negativas en carbono.
Esta es una de las grandes oportunidades sin explotar en la eliminación de dióxido de carbono, dice Roger Aines, jefe de Carbon Initiative en Lawrence Livermore National Lab. Señala que un kilómetro cúbico de roca ultramáfica, que contiene altos niveles de magnesio, puede absorber mil millones de toneladas de dióxido de carbono.
Extraemos roca en esa escala todo el tiempo, dice. No hay nada más que tenga ese tipo de escalabilidad en todas las soluciones que tenemos.
' En la naturaleza'
Proyecto Vesta planes revelados para avanzar con su estudio piloto en el Caribe en mayo. Eso siguió de cerca a la compañía de pagos en línea Stripe's anuncio de que prepagaría la organización sin fines de lucro para eliminar 3,333 toneladas de dióxido de carbono por $75 por tonelada, como parte de su compromiso de gastar al menos $ 1 millón anualmente en proyectos de emisiones negativas.
Project Vesta obtuvo el permiso local para comenzar a realizar muestreos en las playas y tiene la intención de anunciar la ubicación una vez que haya finalizado las aprobaciones para seguir adelante con el experimento, dice Tom Green, el director ejecutivo. Él estima el costo total del proyecto en alrededor de $ 1 millón.
El objetivo central del estudio, que dejará la segunda playa en su estado normal como control, es comenzar a abordar algunas de las incógnitas científicas que rodean la erosión costera mejorada.
PROYECTO VESTALa investigación y las simulaciones de laboratorio han encontrado que las ondas acelerarán significativamente la descomposición del olivino, y uno documento concluido que llevar a cabo este proceso en el 2% de los mares de plataforma más energéticos del mundo podría compensar todas las emisiones humanas anuales.
Pero un desafío importante es que los materiales deben molerse finamente para garantizar que la gran mayoría de la eliminación de carbono se desarrolle a lo largo de años en lugar de décadas. Algunos investigadores han descubierto que esto sería tan costoso e intensivo en energía, y produciría emisiones tan significativas por sí mismo, que el enfoque no sería viable . Aún así, otros concluyen que eliminará significativamente más dióxido de carbono del que produce.
Hay un cuerpo de investigación bastante significativo que demuestra que esto funciona y tiene potencial, dice Green. Pero ahora tenemos que hacer algunos experimentos reales en la naturaleza.
El Proyecto Vesta espera llevar a los científicos al sitio para comenzar el experimento real a finales de año. Después de esparcir el olivino en una de las playas, controlarán de cerca la rapidez con la que las partículas se descomponen y se lavan. También medirán cómo la acidez, los niveles de carbono y la vida marina cambian en la cala, así como cuánto se alejan esos niveles de la playa y cómo se comparan las condiciones en el sitio de control.
Es probable que el experimento dure uno o dos años. En última instancia, el equipo espera producir datos que demuestren qué tan rápido funciona este proceso y qué tan bien podemos capturar y verificar la absorción adicional de dióxido de carbono. Todos esos hallazgos pueden usarse para refinar modelos científicos.
Otra área de preocupación, que también monitorearán de cerca, es posibles efectos secundarios ambientales .
Los minerales son efectivamente antiácidos geológicos, por lo que deberían reducir la acidificación de los océanos al menos en niveles muy locales, lo que puede beneficiar a algunas especies costeras sensibles. Pero el olivino también puede contener trazas de hierro, silicato y otros materiales, que podrían estimular el crecimiento de ciertos tipos de algas y fitoplancton, y otros alterar los ecosistemas y cadenas alimenticias en formas que podrían ser difíciles de predecir, dice Francesc Montserrat, investigador invitado en ecología marina en la Universidad de Ámsterdam y asesor científico del Proyecto Vesta.
Apoyo masivo
Algunos sugieren que el Proyecto Vesta puede estar exagerando el potencial o descartando las dificultades de su enfoque, en particular la probabilidad de una reacción violenta del público contra las propuestas para verter materiales a lo largo de las costas.
No creo que nadie haya probado la parte de la licencia social todavía, dice Renforth de Heriot-Watt, quien actuó como un revisor científico de las compras de carbono de Stripe .
Project Vesta's Green reconoce las muchas incertidumbres en torno a la meteorización costera. Pero enfatiza que el objetivo del proyecto es llenar algunos de los espacios en blanco científicos y demostrar que se puede hacer por $ 10 por tonelada. Si es así, cree que los mercados, las políticas y el público apoyarán cada vez más el concepto, particularmente a medida que aumentan los riesgos de un calentamiento global descontrolado.
El mundo se está moviendo hacia un lugar donde la gente está empezando a creer más en el cambio climático y más que tenemos que hacer algo al respecto, dice. En cinco a 10 años, creo que viviremos en un mundo donde hay un apoyo masivo para la captura de carbono.