減排探索:用礦石吸收二氧化碳
2009年1月19日科勒曼(Peter Kelemen)歷來就對岩石和液體,尤其是在一定溫度下的岩石和液體的反應過程很感興趣。他的同事馬特(Juerg Matter)是水專家。兩人都就職於紐約哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測所,曾分別在阿曼研究多年。他們近年聯手合作,仔細探討了阿曼的一個地理特性,即一般是地下20公里深處才出現、但在沙漠之國阿曼卻地處表面的橄欖岩,以及這種岩石在二氧化碳減排方面的應用前景。
科勒曼介紹說:"敲下一塊橄欖岩,你可以看到橄欖色的截面,這是它的本色。如果暴露在外,它很快就會變成鏽紅色。這就是橄欖岩的一個特點:它本來應該是深藏地下的,它在那裡的化學狀態才穩定,而一旦到了地球表面,接觸到空氣和水,就會發生強烈反應,生成固體碳酸物。"
馬特表示,岩石的這個反應其實是一個很自然的過程。他說: "這個過程就是岩石風化過程。我們研究發現的不同尋常之處是橄欖岩吸收二氧化碳、將其轉化成碳酸鈣、碳酸鎂的過程要比我們估計的快得多。"
雖然從地質學角度來看,橄欖岩的風化過程飛快,但若想利用這種岩石大量吸收二氧化碳的話,就必須加速這一過程,加速方式可以是加熱。具體做法可以是向地下鑽孔,孔徑大約15公分,深度可達1000米,然後粉碎地下橄欖岩。科勒曼介紹說: "下一步就是將熱水或者經過加熱的二氧化碳用泵注入地下。最理想的溫度是185攝氏度。化學反應開始後,反應釋放的熱量就可用來保持溫度。然後你就可以不停地把二氧化碳注入地下,直到橄欖岩裡所含的鎂全部轉化成固體的碳酸鎂為止。"
根據模擬計算,化學反應本身及其釋放的熱量足以不斷粉碎岩石,用不著人們再動用昂貴設備進行地下作業。模擬計算結果也表明,單阿曼的地表橄欖岩資源,每年就可吸收40億噸二氧化碳,足佔全球年排放量的10%。但這還只是紙上談兵,還有待實際檢驗。目前人們正在就試點項目展開咨詢。
除阿曼以外,世界上只有巴布亞紐幾內亞、巴爾干半島以及太平洋的新喀裡多尼亞群島的地表有橄欖岩資源。但另一種分佈廣得多的岩石,即玄武岩,也適合以同樣原理吸收二氧化碳。由美國、冰島和法國科學家組成的一個科研小組就在冰島研究玄武岩儲存二氧化碳課題,馬特就是該小組的成員之一。按計劃,2009年春,他們將開始向地下注入二氧化碳,持續6到9個月時間,隨後是歷時大約兩年的觀察期。隨後,科學家們才能對這一技術做出比較實際的費用估計。
兩種岩石,哪個更好,馬特不願選擇。他說: "我們的目的是永久儲存二氧化碳,那麼只有利用岩石,比如玄武岩或者阿曼的橄欖岩,才能實現這一目的,因此我們對兩者都感興趣。岩石資源和地域很有關係,因此我們需要多種方案。二氧化碳問題太大了,我們需要的不是最佳或者費用最低的方案,而是需要各種各樣的方案。"
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