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Roca capturadora de carbono
Las reacciones químicas que extraen el dióxido de carbono de la atmósfera y lo almacenan en forma de roca sólida dentro de formaciones geológicas podrían compensar miles de millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono cada año, según investigadores de la Universidad de Columbia, en Nueva York. Los científicos dicen que la investigación realizada en grandes formaciones rocosas en Omán sugiere nuevas formas de secuestrar las emisiones de dióxido de carbono para ayudar a disminuir el calentamiento global.
Roca carbonatada: Un tipo de roca rica en magnesio, llamada peridotita, está entrelazada con vetas que contienen carbonato de magnesio que se forman cuando la roca entra en contacto con el dióxido de carbono de la atmósfera.
Los investigadores han demostrado que las formaciones rocosas llamadas peridotita, que se encuentran en Omán y en varios otros lugares del mundo, incluidos California y Nueva Guinea, producen carbonato de calcio y carbonato de magnesio cuando entran en contacto con dióxido de carbono. Los científicos encontraron que tales formaciones en Omán secuestran naturalmente cientos de miles de toneladas de dióxido de carbono al año. Sobre la base de esos hallazgos, los investigadores, escribiendo en la edición inicial actual de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , calculan que la tasa de secuestro de carbono en las formaciones rocosas de Omán podría aumentar a miles de millones de toneladas al año, más que las emisiones de carbono en los Estados Unidos de las centrales eléctricas que queman carbón, que ascienden a 1.500 millones de toneladas por año.
La estrategia de los investigadores de Columbia es atractiva debido al gran potencial para almacenar grandes cantidades de dióxido de carbono, dice Marco Mazzotti , director del Laboratorio de Procesos de Separación del Instituto Federal Suizo de Tecnología, en Zúrich. Normalmente, la estrategia actual para el secuestro de carbono implica bombearlo bajo tierra, donde queda atrapado en acuíferos porosos. Dado que el enfoque de los investigadores de Columbia almacenaría dióxido de carbono en forma de roca, eliminaría la posibilidad de que el dióxido de carbono se escape, dice Mazzotti.
Los investigadores encontraron que las formaciones naturales de peridotita en Omán capturaron dióxido de carbono en una red de vetas subterráneas. La peridotita contiene grandes cantidades de olivina, un mineral compuesto de magnesio, silicio y oxígeno. A medida que el agua subterránea reacciona con el olivino, el agua se vuelve rica en magnesio y bicarbonato disueltos, y este último aumenta efectivamente la concentración de carbono en el agua unas 10 veces. A medida que esta agua se filtra más profundamente en la roca y deja de reaccionar con el aire, el magnesio, el carbono y el oxígeno se precipitan de la solución y forman carbonato de magnesio, también llamado magnesita. También se forma dolomita, que contiene calcio, magnesio, carbono y oxígeno. A medida que se forman la magnesita y la dolomita, aumentan el volumen total de la roca en aproximadamente un 44 por ciento, lo que hace que aparezcan grietas en toda ella, lo que crea una red de fracturas tan pequeñas como 50 micrómetros de ancho. Esto abre la roca y permite que el agua penetre más. Es un poco como prender fuego a una veta de carbón, dice Peter Kelemen , profesor de estudios ambientales y de la tierra en la Universidad de Columbia. Estás tomando rocas que no han estado expuestas a la atmósfera y las estás oxidando muy rápido.
Los investigadores calculan que el proceso natural puede acelerarse drásticamente. Usando técnicas comúnmente empleadas por la industria petrolera para aumentar la producción de petróleo, la roca podría fracturarse aún más, aumentando el área de superficie para las reacciones. El dióxido de carbono capturado de las plantas de energía podría bombearse a la roca, donde desencadenaría la formación de carbonatos. Calentar la roca aumentaría la velocidad de las reacciones. Es más, debido a que las reacciones en sí mismas generan calor, una vez que alcanzan una cierta velocidad, serán autosuficientes. Iniciar esta reacción autosostenida requeriría calentar la roca a 185 ° C, dicen los investigadores, lo que podría hacerse durante el proceso de fractura de la roca. Calculan que en tal sistema, un kilómetro cúbico de roca almacenaría mil millones de toneladas de dióxido de carbono por año.
Manantiales minerales: Roca de carbonato de calcio que se forma como agua alcalina rica en calcio que se filtra de manantiales subterráneos en Omán.
Los investigadores proponen una estrategia de secuestro de carbono que eliminaría la necesidad de transportar dióxido de carbono, así como la necesidad de calentar la roca. En este escenario, accederían a formaciones rocosas en aguas oceánicas poco profundas frente a la costa de Omán y en otros lugares perforando en ellas y fracturando la roca utilizando técnicas existentes de la industria petrolera. Los investigadores perforarían dos agujeros. En uno, bombearían agua de mar fría. La temperatura de la roca aumenta con la profundidad, por lo que a medida que el agua se bombea a los agujeros, se calienta más, hasta que alcanza casi los 185 ° C. El dióxido de carbono naturalmente disuelto en el agua precipitaría de la solución. El agua caliente eventualmente se abriría camino a través de la roca fracturada hasta el segundo agujero perforado, donde subiría a la superficie por convección. Esta agua de mar absorbería rápidamente más dióxido de carbono, ya que las aguas poco profundas y el oleaje se mezclan bien con la atmósfera. Debido a que la atmósfera transporta dióxido de carbono a todo el mundo de forma gratuita, dice Kelemen, este enfoque, si se implementa a gran escala, podría usarse para reducir los niveles mundiales de dióxido de carbono.
Este escenario estaría limitado por la concentración de dióxido de carbono en el agua de mar, por lo que un kilómetro cúbico de roca solo secuestraría alrededor de un millón de toneladas de dióxido de carbono al año. Pero dado que no sería necesario transportar dióxido de carbono o pagar para calentar la roca, dice Kelemen, sería posible trabajar con áreas de roca mucho más grandes y, por lo tanto, alcanzar una tasa de miles de millones de toneladas de dióxido de carbono por año.
Desde un punto de vista conceptual, todo lo que dicen tiene sentido, dice Mazzotti. Sin embargo, quedan dudas sobre si los métodos funcionarán en la práctica. Por un lado, las reacciones autosostenibles dependen de que el carbonato de magnesio y otros precipitados continúen fracturando la roca para exponer más. Los investigadores han observado que esto ha sucedido en la geología en Omán, pero no es un hecho que continuaría en los escenarios que proponen. Los conceptos de los investigadores ahora deberían complementarse con pruebas a gran escala, dice Mazzotti.