Peter Kelemen is een geoloog en de Arthur D. Storke Memorial Professor aan het Lamont-Doherty Earth Observatory. Een lid van de National Academy of Sciences (NAS) en een expert in carbonatatie van gesteente uit de aardmantel, Kelemen schreef een hoofdstuk over koolstofmineralisatie voor een nieuw NAS-rapport, Negatieve emissietechnologieën en betrouwbare opslag:een onderzoeksagenda. Het rapport werd in opdracht van de regering van de Verenigde Staten opgesteld als leidraad voor de toewijzing van financiering en verzoeken om aanvullende middelen van het Congres.

Het rapport onderzoekt strategieën om koolstofdioxide uit de atmosfeer te halen, legt hun beperkingen en mogelijkheden uit, en beveelt het onderzoek aan dat nodig is om hun beperkingen te overwinnen en ze op grote schaal haalbaar te maken. Het is van cruciaal belang om de voor- en nadelen van elke strategie te begrijpen en te bepalen hoe de meest kosteneffectieve en veelbelovende technologieën het beste kunnen worden ontwikkeld.

Een ander recent rapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering stelde vast dat we de wereldwijde temperatuurstijging niet kunnen beperken tot 1,5 C, met als doel grote veranderingen in het milieu te voorkomen, zonder kooldioxide uit de atmosfeer te verwijderen. Het NAS-rapport keek naar zes strategieën voor het verwijderen van CO ₂ van de lucht:

• Coastal blue carbon omvat manieren om kustplanten en sedimenten te helpen, en wetlands verhogen hun koolstofopname.
• Terrestrische koolstofverwijdering en -vastlegging omvat het beheer van bossen en landbouwgrond om de bodem in staat te stellen meer koolstof op te slaan.
• Bio-energie met koolstofafvang en -vastlegging (BECCS) zou gewassen verbouwen, die koolstof opnemen als ze groeien, ze gebruiken om elektriciteit of warmte te produceren in een elektriciteitscentrale, vervolgens de CO . opvangen en vastleggen ₂ de elektriciteitscentrale produceert.
• Directe luchtafvang zuigt CO ₂ uit de lucht en slaat het ondergronds op.
• Koolstofmineralisatie maakt gebruik van een natuurlijk proces waarbij reactieve gesteenten zich chemisch binden met CO ₂ om vaste carbonaatmineralen te vormen zoals kalksteen die CO . kunnen opslaan ₂ voor miljoenen jaren.
• Geologische opslag injecteert afgevangen CO ₂ ondergronds waar het in de poriën kan worden opgeslagen.

Kelemens werk richt zich op koolstofmineralisatie; hij is een hoofdvoorstander van het Oman Drilling Project, een initiatief waarbij meer dan 150 internationale wetenschappers uit disciplines als geofysica, geochemie, geologie, biologie, en natuurkunde die werken aan onderzoeksonderwerpen die verband houden met een uniek geologisch kenmerk in de woestijn van Oman. In deze regio, de oceanische korst en de rotsen onder de mantel zijn naar het oppervlak gestuwd, het creëren van de grootste blootstelling van oceaankorst en bovenmantel overal op het land.

Kelemen is geïnteresseerd in het begrijpen van het natuurlijke proces van koolstofmineralisatie dat in deze functie plaatsvindt. Zijn doel is om het proces na te bootsen en te versnellen door middel van een door mensen gemaakt systeem dat enorme hoeveelheden CO zal verwijderen. ₂ van de lucht.

"Als er regen op deze mantelrotsen valt, het lost magnesium op uit de rotsen en dat zuigt CO . op ₂ van de lucht, en maakt een zeer magnesiumbicarbonaatrijke vloeistof, " zei Kelemen. "Dat gaat ondergronds en precipiteert bijna alle koolstof in vaste carbonaatmineralen. Langs dat reactiepad, het lost ook calcium op en wanneer het calciumrijke water weer aan de oppervlakte komt, er zit geen koolstof in maar het kost CO ₂ direct uit de lucht om vast calciumcarbonaat te vormen."

Als dit type koolstofmineralisatiesysteem kan worden gerepliceerd, het zou het potentieel hebben om tientallen miljarden tonnen CO . op te slaan ₂ elk jaar, en is een van de weinige opties die dit op deze schaal kunnen doen. Maar de techniek kan negatieve gevolgen hebben:mijnbouw of het blootleggen van mineralen kan de watervoorraden vervuilen en aardbevingen veroorzaken en het proces is nog steeds relatief duur per ton koolstof.

Hoe dan ook, het werk in Oman stelt wetenschappers zoals Kelemen in staat om de natuurlijke opname van CO . te bestuderen ₂ door de verwering van de rotsen. De onderzoekers verzamelen cruciale gegevens over hoe water door de rotsen stroomt, hun doorlaatbaarheid en porositeit, en hoe dat de stroomsnelheid beïnvloedt, die van cruciaal belang zijn voor het ontwerpen van een technisch systeem.

Het NAS-rapport beveelt de VS aan om zo snel mogelijk een onderzoeksinitiatief te starten om technologieën voor het verwijderen van koolstofdioxide te ontwikkelen. Het suggereert de meer naturalistische en bestaande strategieën:kustblauwe koolstof, bosbeheer en bebossing, en het verhogen van de koolstof in de bodem — worden opgeschaald en hun kosten worden verlaagd, en nieuwe technologieën zoals directe luchtafvang en koolstofmineralisatie verder worden onderzocht. Investeren in dit onderzoek zal niet alleen helpen de gevolgen van klimaatverandering te beperken, het zou de VS ook in staat stellen het voortouw te nemen bij het pionieren van nieuwe technologieën en het controleren van de bijbehorende intellectuele eigendom.

"Er zijn veel dingen die zouden kunnen werken [om koolstofdioxide uit de lucht te verwijderen] en ze hebben allemaal een zekere mate van onzekerheid en een zekere belofte, "Zei Kelemen. "Dus je wilt dat veel mogelijkheden parallel worden onderzocht om uit te zoeken wat de optimale 10 of zo zou kunnen zijn."

Kelemen zei toen hij in 2004 in Columbia aankwam, hij was onder de indruk van de hoeveelheid expertise op het gebied van kooldioxideverwijdering en mineralisatie. Sommige van deze wetenschappers maakten deel uit van een internationaal consortium dat in 2006 het CarbFix Project oprichtte, die CO . injecteert ₂ in basalt onder de Hellisheidi-elektriciteitscentrale van IJsland, 's werelds grootste geothermische faciliteit. CarbFix injecteert nu 12, 000 ton CO ₂ elk jaar in de grond tegen een kostprijs van $30 per ton.

Naast Kelemen, een aantal wetenschappers van Columbia University blijft koploper in onderzoek naar grootschalige verwijdering van CO ₂ uit de atmosfeer.

David Goldberg, een geofysicus en Lamont Research Professor aan Lamont-Doherty, onderzoekt de haalbaarheid van opslag van 50 miljoen ton of meer CO ₂ in basaltreservoirs in de Pacific Northwest. Deze basaltreservoirs bevatten porieruimten die mogelijk vol raken als de CO ₂ mineraliseert in carbonaatkalksteen in twee jaar of minder.

Alissapark, Lenfest Junior Professor in Applied Climate Science en interim-directeur van het Lenfest Centre for Sustainable Energy, werkt aan ex-situ koolstofmineralisatie. Dit omvat het transporteren van reactantmaterialen naar een energiecentrale of laboratorium, ze vermalen, mengen met CO ₂ , om ze vervolgens in een reactor te stoppen. Omdat dit een kostbaar proces is, Park zoekt naar kostenreductie door producten te maken die verkocht kunnen worden. Ze bestudeert additieven voor beton die CO . kunnen opslaan ₂ en het synthetiseren van de koolwaterstoffen uit afgevangen CO ₂ brandstoffen te maken, nuttige chemicaliën, of geneesmiddelen.

Julio Friedmann, een ambtenaar van het ministerie van Energie onder Obama en een expert in koolstofbeheer en CO ₂ verwijdering, is een senior onderzoeker bij het Columbia Center on Global Energy Policy. Hij werkt aan het aantrekken van investeerders en het verbeteren van de financiering voor projecten die CO . afvangen en gebruiken ₂ .

Kelemen zegt dat deze uiteenlopende reeks technologieën en benaderingen nodig zal zijn om de wereldwijde temperatuurstijging onder de 1,5°C te houden.

"Als we enige hoop hebben om de doelstellingen van Parijs te halen, extra vormen van verwijdering van kooldioxide uit de lucht zullen nodig zijn, "Zei Kelemen. "We moeten ons voorbereiden op de mogelijkheid dat ze zullen gebeuren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.