De Overeenkomst van Parijs verplicht landen om de opwarming van de aarde tegen het einde van de eeuw te beperken tot minder dan 2˚C. Echter, het wordt steeds duidelijker dat, om zo'n enorme uitdaging aan te gaan, samenlevingen zullen meer moeten doen dan alleen de CO2-uitstoot verminderen en beperken. Het lijkt waarschijnlijk dat grootschalige verwijdering van broeikasgassen uit de atmosfeer nodig is:de zogenaamde "negatieve emissies".

Een mogelijkheid is om afvalmateriaal uit de mijnbouw te gebruiken om CO₂ op te vangen in nieuwe mineralen, het uit de atmosfeer te sluiten. Het idee is om dezelfde geologische processen te exploiteren en te versnellen die het klimaat en de oppervlakteomgeving van de aarde gedurende de 4,5 miljard jaar van zijn bestaan ​​hebben gereguleerd.

Over de wereld, diepe en open mijnbouwactiviteiten hebben enorme stapels waardeloos puin achtergelaten - de "deklaag" van rots of grond die ooit boven de bruikbare kolen of metaalerts lag. Vaak, dit puin wordt op stortplaatsen opgeslagen naast kleine fragmenten van mijnafval - de "afvalstoffen" of "boetes" die overblijven na de verwerking van het erts. Het fijnkorrelige afval is bijzonder reactief, chemisch, omdat er meer oppervlak wordt blootgesteld.

Er wordt veel energie gestoken in het winnen en vermalen van al dit afval. Echter, door stenen in kleinere stukken te breken, worden meer nieuwe oppervlakken blootgelegd, die kunnen reageren met CO₂. In deze betekenis, energie die in de mijnbouw wordt gebruikt, zou zelf kunnen worden geoogst en gebruikt om atmosferische koolstof te verminderen.

Dit is een van de vier thema's van een nieuw onderzoeksprogramma van £ 8,6 miljoen dat is gelanceerd door de Britse Natural Environment Research Council, die nieuwe manieren zal onderzoeken om emissies om te keren en broeikasgassen uit de atmosfeer te verwijderen.

Het proces dat we willen versnellen is de "carbonaat-silicaatcyclus", ook wel de langzame koolstofcyclus genoemd. Natuurlijke silicaatgesteenten zoals graniet en basalt, gebruikelijk aan het aardoppervlak, spelen een sleutelrol bij het reguleren van koolstof in de atmosfeer en oceanen door CO₂ uit de atmosfeer te verwijderen en het om te zetten in carbonaatgesteenten zoals krijt en kalksteen.

Atmosferische CO₂ en water kunnen reageren met de silicaatgesteenten om elementen die ze bevatten, zoals calcium en magnesium, in het water op te lossen, die ook de CO₂ opzuigt als bicarbonaat. Deze zwakke oplossing is het natuurlijke rivierwater dat naar de oceanen stroomt, die meer dan 60 keer meer koolstof bevatten dan de atmosfeer. Hier is het, in de oceanen, dat het calcium en bicarbonaat kunnen recombineren, gedurende miljoenen jaren, en kristalliseren als calciet of krijt, vaak veroorzaakt door mariene organismen terwijl ze hun schelpen bouwen.

Vandaag, rivieren leveren elk jaar honderden miljoenen tonnen koolstof in de oceanen, maar dit is nog steeds ongeveer 30 keer minder dan de snelheid van koolstofemissie in de atmosfeer als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen. Gezien immense geologische tijdschalen, deze processen zouden atmosferische CO₂ terugbrengen naar zijn normale stabiele toestand. Maar we hebben geen tijd:de piek in CO₂-uitstoot door de industrialisatie brengt gemakkelijk de inspanningen van de natuur uit balans.

Het natuurlijke proces duurt miljoenen jaren - maar kunnen we het in tientallen jaren doen? Wetenschappers die kijken naar versnelde ontbinding van mijnafval, zullen proberen een aantal prangende vragen te beantwoorden. De groep in Cambridge die ik leid, zal onderzoeken of we het proces van silicaatmineralen uit reeds bestaand mijnafval dat in water wordt opgelost, kunnen versnellen. Misschien kunnen we zelfs vriendelijke microben gebruiken om de reactiesnelheid te verhogen.

Een ander deel van hetzelfde project, uitgevoerd door collega's in Oxford, Southampton en Cardiff, zal bestuderen hoe het calcium en magnesium dat vrijkomt uit het afval van de silicaatmijn, terug kan reageren tot mineralen zoals calciet, om CO₂ weer vast te zetten in vaste mineralen in de geologische toekomst.

Of dit effectief kan worden gedaan zonder verdere fossiele brandstofenergie, en op een schaal die levensvatbaar en effectief is, valt nog te bezien. Maar het versnellen van de reactiesnelheden in mijnbouwafval zou ons moeten helpen op zijn minst een eind te maken aan het bereiken van onze klimaatdoelstellingen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.