El amianto podría ser un arma poderosa contra el cambio climático (leíste bien)

Una mina de asbesto cerrada en la montaña San Benito, cerca de Coalinga, California. Roger Aines, Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

En un día abrasador de agosto, Caleb Woodall empuñó su pala como una lanza y la clavó en la corteza endurecida de un pozo lleno de asbesto cerca de Coalinga, California.

Woodall, un estudiante de posgrado en el Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts, estaba extrayendo muestras de una mina de asbesto que ha estado cerrada desde 1980, un sitio Superfund en el pico más alto de Diablo Range en el estado. Extrajo kilos del material de varios lugares de la montaña San Benito, los metió en bolsas Ziploc y los envió a un par de laboratorios para su análisis.

Él y sus colegas están tratando de determinar la composición y la estructura de los materiales extraídos de los pozos y responder dos preguntas críticas: ¿Cuánto dióxido de carbono contienen y cuánto más podrían almacenar?

La vasta superficie de ciertos tipos de asbesto fibroso, una clase de compuestos cancerígenos que alguna vez se usaron mucho en materiales de construcción resistentes al calor, los hace particularmente buenos para agarrar las moléculas de dióxido de carbono disueltas en el agua de lluvia o flotando en el aire.

Eso incluye la forma más común de asbesto, crisotilo , un mineral serpentino entrelazado por toda la montaña (la serpentina es la roca del estado de California). La reacción con el dióxido de carbono produce principalmente minerales de carbonato de magnesio como la magnesita, un material estable que podría encerrar los gases de efecto invernadero durante milenios.

Woodall y su asesor Jennifer Wilcox, investigadora de remoción de carbono , se encuentran entre un número creciente de científicos que exploran formas de acelerar estas reacciones, que de otro modo serían lentas, con la esperanza de utilizar los desechos mineros para combatir el cambio climático. Es un truco útil para capturar carbono que también puede funcionar con los subproductos ricos en calcio y magnesio de la minería de níquel, cobre, diamantes y platino.

La esperanza inicial es compensar las amplias emisiones de carbono de la propia minería utilizando estos minerales ya extraídos en el proceso. Pero la verdadera esperanza es que este trabajo inicial les permita descubrir cómo desenterrar minerales de manera efectiva y asequible, incluido potencialmente el asbesto, específicamente con el propósito de extraer grandes cantidades de gases de efecto invernadero de la atmósfera.

La descarbonización de las minas en la próxima década solo nos está ayudando a generar confianza y conocimientos para extraer realmente emisiones negativas, dice Gregory Dipple, profesor de la Universidad de Columbia Británica y uno de los los principales investigadores en este campo emergente .

Acelerando un ciclo muy lento

El panel climático de la ONU fundar que cualquier escenario que no caliente el planeta en más de 1,5 ˚C requerirá casi eliminar las emisiones para mediados de siglo, así como eliminar de 100 mil millones a 1 billón de toneladas métricas de dióxido de carbono del aire este siglo. Mantener el calentamiento por debajo de los 2˚ C podría requerir la extracción de 10 000 millones de toneladas al año para 2050 y 20 000 millones anuales para 2100. un estudio de las Academias Nacionales encontró .

Esa es una cantidad tan grande que es casi seguro que necesitaremos usar una variedad de métodos para acercarnos, incluida la plantación de árboles y el aumento de la absorción de carbono en los suelos agrícolas. La promesa particular de usar minerales para reducir el dióxido de carbono es que se puede hacer a gran escala y lo almacenaría para siempre.

Caleb Woodall deposita muestras de asbesto en una bolsa Ziplock para su posterior análisis.

ROGER AINES, LABORATORIO NACIONAL LAWRENCE LIVERMORE

La mineralización ya es el principal mecanismo que utiliza la naturaleza en el llamado ciclo lento del carbono. El dióxido de carbono en el agua de lluvia disuelve las rocas básicas, produciendo magnesio, calcio y otros compuestos que llegan a los océanos. Allí, la vida marina convierte los materiales en conchas y esqueletos que eventualmente se convierten en piedra caliza y otros tipos de rocas.

Hay minerales más que suficientes para retener todo el dióxido de carbono que hemos emitido y más. El problema es que la gran mayoría está encerrada en roca sólida que no entra en contacto con el gas de efecto invernadero. Incluso cuando están expuestos en afloramientos rocosos, lleva mucho tiempo que ocurran estas reacciones.

Pero una variedad de intervenciones pueden transformar el ciclo lento natural del carbono en uno más rápido. Estos incluyen procesos físicos como simplemente excavar los materiales, triturarlos en partículas más finas y esparcirlos en capas delgadas, todo lo cual aumenta el área de superficie reactiva expuesta al dióxido de carbono. También hay formas de acelerar las reacciones químicas agregando calor o compuestos como ácidos.

Esta es la gran oportunidad sin explotar que podría eliminar enormes cantidades de CO2, dice Roger Aines, jefe de Carbon Initiative en Lawrence Livermore National Lab, quien acompañó a Woodall en la excursión a California.

la receta correcta

Dipple está explorando una variedad de formas de hacer esto.

En un proyecto piloto el año pasado, financiado por la compañía de diamantes De Beers y Natural Resources Canada, él y sus colegas utilizaron desechos de una mina en los Territorios del Noroeste de Canadá para atrapar el dióxido de carbono liberado de un tanque. El objetivo era evaluar la posibilidad de utilizar minerales para capturar y almacenar el gas del flujo de humos de una central eléctrica.

El equipo ahora está realizando una prueba de campo para una planta de níquel propuesta en la Columbia Británica. Han colocado relaves de la perforación exploratoria en contenedores variados y están midiendo las tasas de reacción que resultan del uso de diferentes aditivos químicos y procesos bajo diferentes condiciones climáticas. Pero esperan que simplemente agregar agua y labrar los materiales de manera efectiva elimine rápidamente el dióxido de carbono del aire, formando un bloque sólido que pueda enterrarse.

Debido a que la operación propuesta funcionaría principalmente con energía hidroeléctrica, estiman que usar solo el 30% de los relaves más reactivos de las minas haría que la operación fuera neutral en carbono. Usar alrededor del 50% lo haría carbono negativo.

Pero no todos los relaves mineros son iguales. En un proyecto separado, Wilcox y Woodall están realizando trabajo de campo en una mina de platino, paladio y níquel en Montana, con la esperanza de desarrollar formas de acelerar las reacciones de captura de carbono con subproductos menos que ideales. Los principales minerales de los relaves son los feldespatos de plagioclasa, que contienen magnesio y calcio en una estructura química compacta, lo que los hace menos reactivos que otros tipos de desechos mineros.

De vuelta en el laboratorio, están probando si la aplicación de calor y la adición de sales de amonio y ciertos ácidos débiles pueden romper los enlaces, liberando más calcio y magnesio para retener el dióxido de carbono.

Si podemos encontrar una receta para todos estos relaves diferentes, las oportunidades podrían explotar, dice Wilcox.

Próximos pasos

Woodall está explorando sitios de asbesto porque espera encontrar uno que pueda funcionar bien para una prueba de campo posterior para evaluar formas de acelerar la absorción de carbono.

Los enfoques podrían incluir esparcir el material para aumentar el área de superficie reactiva, hacer funcionar ventiladores que aumenten la cantidad de aire que fluye sobre el asbesto o inyectar directamente dióxido de carbono concentrado en los pozos de minerales.

Con el tiempo, estos procesos deberían formar una mezcla de roca y tierra suelta, compuesta principalmente de carbonatos de magnesio, bicarbonato y carbonato de calcio, que simplemente podría dejarse en su lugar, dice Aines. Convertir el asbesto también ayudaría a limpiar estas áreas.

Pero, ¿es seguro soplar aire alrededor del asbesto? ¿Y tales esfuerzos remediarían por completo estos sitios tóxicos?

ROGER AINES, LABORATORIO NACIONAL LAWRENCE LIVERMORE

Dados los riesgos para la salud del asbesto, dónde, o incluso si se lleva a cabo cualquier trabajo posterior, dependerá de las determinaciones de las juntas de supervisión científica y los funcionarios reguladores.

Es posible que alguna cantidad de asbesto quede o se disperse en el transcurso del trabajo, dice Aines. Esas son algunas de las preguntas clave que deberían probarse, agrega.

También es por eso que es importante hacer ese trabajo en un sitio restringido, y por qué cualquier investigación o esfuerzo posterior a gran escala debería seguir reglas y procesos claros para trabajar con estos materiales. Woodall enfatiza que tomarían todas las precauciones necesarias, incluido rociar los materiales con agua para evitar que el asbesto flote, así como usar sensores para monitorear los niveles de exposición.

Próximos desafíos

En última instancia, los relaves mineros por sí solos no nos llevarán muy lejos.

Woodall estima que un sitio de asbesto en Vermont, con alrededor de 30 millones de toneladas de desechos, podría capturar hasta 12 millones de toneladas de dióxido de carbono. Las minas a nivel mundial producen suficientes subproductos minerales para capturar casi 40 millones de toneladas de dióxido de carbono por año, según el estudio de las Academias Nacionales.

Pero todo eso es solo una pequeña fracción de los miles de millones de toneladas de dióxido de carbono que deben capturarse para abordar el cambio climático de manera significativa. Por lo tanto, acercarse a la escala necesaria requerirá excavar más minerales.

Woodall y Aines dicen que eso podría incluir asbesto, dado lo reactivo que es, si las pruebas de campo muestran que el proceso es efectivo y seguro.

Pero esa idea seguramente generará serias preocupaciones debido a los riesgos para la salud que plantea el asbesto. Y hay muchas otras opciones de minerales, incluso si no son tan ideales.

Otros grupos de investigación y organizaciones sin fines de lucro ya están buscando formas de poner a trabajar minerales adicionales una vez que se extraen, que incluyen: esparciendo olivino molido a lo largo de las playas o rociar polvo de basalto en las tierras de cultivo para absorber el dióxido de carbono y ayudar a fertilizar los cultivos.

Sin embargo, la extracción de cualquier material a una escala mucho mayor enfrentará una serie de desafíos. La minería en sí misma es ambientalmente destructiva. Toda la energía requerida para extraer, moler, distribuir y procesar los minerales afectará cualquier reducción de emisiones. Y podría haber serios límites en la tierra disponible, particularmente porque la mayoría de los minerales pueden tardar años en reaccionar con el dióxido de carbono.

Por ejemplo, eliminar 2500 millones de toneladas de CO2 al año con óxido de magnesio requeriría una capa de 10 centímetros de espesor (casi 4 pulgadas) que cubriera unos 15 000 kilómetros cuadrados (casi 5800 millas cuadradas), según un artículo de Nature Communications en julio . Eso equivale a un poco más del 5% de Nevada.

Pero el principal obstáculo es el costo. Wilcox dice que puede costar más de $ 200 por tonelada con todo incluido, que es mucho más costoso que plantar árboles.

Es posible que algunos de los materiales se destinen a productos comerciales, como los agregados en el concreto, para sufragar los costos. También podría ayudar algún nivel de compensaciones voluntarias de carbono, donde las personas o las corporaciones paguen para equilibrar sus propias emisiones. Pero llegar a la escala de miles de millones de toneladas, según cree la mayoría de los observadores, requerirá políticas públicas agresivas que pongan precios altos a la contaminación por carbono o creen incentivos generosos para eliminarla.

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