Oamenii de știință creează în laborator un mineral care captează dioxidul de carbon

Oamenii de știință sunt cu un pas mai aproape de o modalitate mult căutată de a stoca dioxid de carbon în roci.

O nouă tehnică accelerează formarea unui mineral numit magnezit care, în natură, captează și stochează cantități mari de gaz cu efect de seră CO₂. Iar procesul poate fi realizat la temperatura camerei în laborator, au raportat cercetătorii pe 14 august la conferința de geochimie Goldschmidt, desfășurată la Boston. Dacă mineralul poate fi produs în cantități mari, metoda ar putea ajuta într-o zi la combaterea schimbărilor climatice.

„O mulțime de carbon de pe Pământ este deja stocat în minerale carbonatate, cum ar fi calcarul”, spune geoscientist Ian Power de la Universitatea Trent din Peterborough, Canada, care a prezentat cercetarea. „Pământul știe cum să stocheze carbonul în mod natural și face acest lucru în timpul geologic. Dar emitem atât de mult CO₂ acum că Pământul nu poate ține pasul.”

Cercetătorii au căutat modalități de a crește capacitatea planetei de CO2₂ depozitare (SN: 6/5/10, str. 16). O tehnică posibilă: sechestrați CO₂ gaz prin transformarea lui în minerale carbonatice. Magnezitul, sau carbonatul de magneziu, este un mineral stabil care poate reține mult CO₂ în mod natural: o tonă metrică de magnezit poate conține aproximativ o jumătate de tonă metrică de gaz cu efect de seră.

Dar magnezitul nu se produce rapid – cel puțin, nu la suprafața Pământului. Cercetătorii anteriori au luat în considerare pomparea CO₂ adânc în interiorul Pământului, unde temperaturile și presiunile ridicate pot accelera reacția gazului cu o rocă de manta superioară cu magneziu numită olivină. Dar rămân multe bariere pentru a face această idee comercială, inclusiv găsirea locațiilor potrivite pentru a introduce CO₂ pentru a produce cantități mari de magnezit și costurile de transport și depozitare a gazului.

O altă opțiune este să încerci să faci magnezit în laborator – dar la temperatura camerei, asta poate dura foarte mult timp. Un loc în care magnezitul se formează în mod natural la suprafața Pământului este în bazinele aride numite playas din nordul Columbia Britanică. Din lucrările anterioare de la astfel de locuri, Power și colegii săi au stabilit că apele subterane care circulă prin fostele roci ale mantalei, cum ar fi olivina din regiune, devin îmbogățite în ioni de magneziu și carbonat. Ionii reacţionează în cele din urmă pentru a forma magnezit, care se depune din apă. În Columbia Britanică, procesul a început cu 11.000 de ani în urmă, spune Power. „Știam că este lent, dar nimeni nu măsurase vreodată rata.”

La temperaturi foarte ridicate, oamenii de știință pot crea rapid magnezit în laborator, folosind olivina ca materie primă. Dar acest proces folosește multă energie, spune Power, și ar putea fi foarte costisitor.

Problema cu producerea rapidă a magnezitului, a descoperit echipa lui Power, este că apa iese în cale. Pentru a face piatra în laborator, Power și colegii au pus ioni de magneziu în apă. Când ionii de magneziu – atomi care au o sarcină datorită câștigului sau pierderii de electroni – sunt puși în apă pentru a crea magnezitul, moleculele de apă însele tind să înconjoare ionii. Acea „coaja” de molecule de apă împiedică capacitatea magneziului de a se lega cu ionii de carbonat pentru a forma magnezit. „Este dificil să îndepărtați acele molecule de apă”, spune Power. „Acesta este unul dintre motivele pentru care magnezitul se formează foarte lent.”

Pentru a rezolva această problemă, Power și colegii săi au folosit mii de microsfere minuscule de polistiren, fiecare cu un diametru de aproximativ 20 de micrometri, ca catalizatori pentru a accelera reacția. Microsferele au fost acoperite cu carboxil, molecule cu o sarcină negativă care pot trage moleculele de apă departe de magneziu, eliberându-l pentru a se lega de ionii de carbonat. Datorită acestor microsfere, spune Power, cercetătorii au reușit să producă magnezit în doar 72 de zile. Teoretic, adaugă el, microsferele ar fi, de asemenea, reutilizabile, deoarece sferele nu au fost folosite de experimente.

Acest rezultat nu înseamnă că tehnica este pregătită pentru prime time, spune Power. Până acum, oamenii de știință au produs doar o cantitate foarte mică de magnezit în laborator – aproximativ un microgram sau cam asa ceva. „Suntem foarte departe de a face upscaling” sau de a face tehnologia viabilă din punct de vedere comercial.

„Ceea ce am arătat este că este posibil să se formeze aceasta la temperatura camerei”, spune Powers. Acum, după ce a demonstrat dovada conceptului, echipa poate explora următorii pași. „Vrem să înțelegem mai bine o parte din știința fundamentală” implicată în formarea magnezitului, adaugă el.

„Rezultatul m-a surprins cu adevărat”, spune Patricia Dove, geochimist la Virginia Tech din Blacksburg. Rămân multe întrebări despre cât de rentabil și eficient din punct de vedere energetic ar putea fi procesul, spune ea, dar este „cu siguranță foarte intrigant”.