Газ в камне. Как ученые хотят очистить воздух с помощью минералов

В атмосфере нашей планеты накапливается все больше углекислого газа, который удерживает тепло и наносит ущерб климату. Ученые, находящиеся в поиске решения проблемы, готовы вести борьбу с СО2 на двух фронтах. Одни ищут способы ограничения вредных выбросов, извергаемых заводами, автомобилями и другими источниками загрязнения. Другие задумываются о настоящем, а не о будущем, стремясь сократить уже накопленный объем парниковых газов.

"Мы должны научиться удалять углекислый газ из атмосферы, потому что его уже собралось слишком много, - полагает старший научный сотрудник программы Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса Роджер Айнс. – Переход на электричество и возобновляемые источники энергии необходим, но этого недостаточно".

Дыхание камней

Группа исследователей из Университета Трента (Канада) предлагает обратиться к методу, который находится практически у нас под ногами. Они хотят использовать углеродопоглощающую способность горных пород.

Океаны, почва и деревья — не единственные орудия, которые природа использует для сбора и хранения углекислого газа. Минералы тоже впитывают его. Один кубический километр горной породы, включающей магнезит и другие карбонаты, может вмещать миллиард тонн двуокиси углерода.

Проблема в том, что формирование минерала в природе занимает продолжительное время – от сотен до тысяч лет. Учитывая, что ежегодно по всему миру выбрасывается около 40 миллиардов тонн углекислого газа, естественный темп является недостаточно высоким.

Канадская команда нашла способ, как обеспечить образование магнезита за 72 дня в лабораторных условиях при комнатной температуре. Ключевым ингредиентом их рецепта являются крошечные полистирольные микросферы (по сути, латексные "шарики"), покрытые заряженными молекулами, которые помогают связываться ионам магния и карбоната для создания магнезита.

Для ученых это была занимательная задача. Ведь по сравнению с другими карбонатными минералами, распространенными вблизи поверхности Земли, магнезит образуется с особой неохотой. Зато после формирования он очень стабилен, а одна тонна породы надежно удерживает около половины тонны СО2.

Кристалл магнезита шириной в 4 микрона

"Это отличный способ хранения углекислого газа в течение длительного периода времени", - считает Иэн Пауэр, экологический геохимик из Университета Трента в Канаде, возглавлявший группу исследователей.

Извлечь и перепрятать

Климатические модели предполагают, что к 2050 году миру необходимо будет ежегодно удалять из атмосферы 10 млрд т углекислого газа. Это примерно в 20 раз больше веса всех людей на Земле. Поэтому ученые работают над разными стратегиями извлечения двуокиси углерода.

Команда из Калифорнийского университета в Беркли сконцентрировалась на восстановлении лесов и перемещении СО2 в почву. Инженеры Гарвардского университета тестируют машины, высасывающие парниковый газ прямо из воздуха. По мнению Айнса, у каждой стратегии есть свои преимущества, но и своя цена. Решение, предполагающее ускорение вполне естественного процесса, может оказаться доступным, считает он.

Канадские исследователи сумели синтезировать магнезит при комнатной температуре, что обеспечивает их методу высокую энергоэффективность. Кроме того, в процессе латексные "шарики" не разрушаются, оставаясь пригодными для повторного использования. При более высоких температурах минерал можно было бы получить быстрее, но в таком случае есть вероятность, что метод станет контрпродуктивным в свете повышения энергозатрат, сопровождающихся выработкой углекислого газа.

Айнс, не принимавший участия в работе канадских коллег, полагает, что их предложение стоит изучить, и оно "сработает". А вот исследователь из Института морских наук Калифорнийского университета Грег Рау воспринял новшество с меньшим энтузиазмом. По его словам, называть это реальным прорывом в деле извлечения и хранения СО2 пока рано. Сперва нужно дождаться дальнейших подробностей о том, как идея канадцев может применяться за пределами лабораторий.

До победного конца

В настоящее время ученые из Университета Трента видят несколько возможностей применения своей разработки. Например, ее можно использовать для ускорения промышленного производства магнезита или естественного процесса образования карбонатных минералов. Исследователи даже не исключают гипотетическую возможность строительства и укладки дорог из магнезита. Однако в настоящее время все это лишь предположения – проект пока находится на ранней стадии развития.

"Основная задача состоит в том, чтобы сделать это экономически выгодным и иметь политическую волю, - заявил Пауэр, подчеркнув важность стимулирования инноваций и широкомасштабной реализации идей по извлечению и хранению углерода. – Я твердо убежден, что нам нужно иметь несколько решений проблемы изменения климата. Не думаю, что можно найти одно идеальное".

По мнению Роджера Айнса, борьба с вредными выбросами "похожа на большую войну". Войну, в которой, как он считает, "мы победим".

По материалам NBC News