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麻省理工学院研究揭示了二氧化碳长期封存的自然障碍

时间:2021-06-12 16:52:13 来源:

一项新的研究揭示了二氧化碳的长期封存的自然障碍,表明,由于二氧化碳工作地下的方式只有一小部分气体转向岩石。剩余的气体保持更脆弱的形式。

碳封存通过从大气中捕获二氧化碳并在地球表面深处注入它,将温室气体排放解决温室气体排放,在地球表面深处注入岩石中。美国环境保护局估计,目前的碳封存技术可能会消除燃煤发电厂的高达90%的二氧化碳排放。

虽然这些技术可能成功地从大气中取出温室气体,但在麻省理工学院的地球部,大气和行星科学中的研究人员发现,一旦注射到地面,较少的二氧化碳转化为岩石比以前想象的岩石转变为岩石。

该团队一旦气体注入地球,该团队就研究了二氧化碳和周围环境之间的化学反应 - 发现随着二氧化碳在地下作品,只有一小部分气体转向岩石。剩余的气体保持更脆弱的形式。

“如果它变成了摇滚,它很稳定,将永久留在那里,”Postdoc Yossi Cohen说。“然而,如果它保持其气态或液相,它仍然是移动的,它可能会回到大气层。”

科恩和丹尼尔罗斯曼在地球业,大气和行星科学部的地球理教授,将详细介绍皇家社会A的期刊诉讼。

目前的地质碳封存技术旨在将二氧化碳注入地下,在地下大约7,000英尺以下,深度相当于超过五个帝国建筑物堆叠端到端。在这种深度下,二氧化碳可以储存在盐水含水层中:可以与二氧化碳化学反应的大口袋以固化气体。

科恩和罗斯曼试图模拟二氧化碳注入一流,岩石环境后发生的化学反应。当二氧化碳被泵入地时,它冲入岩石内的开口口袋,移位任何现有的流体,如盐水。仍然是二氧化碳的泡沫,以及溶解在水中的二氧化碳。溶解二氧化碳采用碳酸氢盐和碳酸的形式,产生酸性环境。为了沉淀或凝固到岩石中,二氧化碳需要碱性环境,例如盐水。

研究人员建模了两个主要区域之间的化学反应:具有高浓度二氧化碳的酸性,低pH区域,以及填充有盐水或咸水的高pH区域。当每种碳酸盐物种在扩散或流过水时反应不同,研究人员在各种反应中表征,然后将每种反应工作到反应性扩散模型中 - 作为二氧化碳流经的化学反应模拟,通过一定的多岩体流动。

当团队分析富含二氧化碳和盐水区的区域之间的化学反应时,他们发现二氧化碳固化 - 但仅在界面处凝固。该反应基本上在二氧化碳含量达到盐水的点处产生固体壁,使二氧化碳的大部分与盐水反应。

“这可以基本上关闭通道,并且没有更多的材料可以进入盐水进入盐水,因为一旦它接触盐水,它就会变得坚固,”科恩说。“期望是大多数二氧化碳将成为固体矿物质。我们的工作表明,显着降低会沉淀。“

Cohen和Rothman指出,他们的理论预测需要实验研究来确定这种效果的大小。

“实验将有助于确定最小化这种堵塞现象的那种岩石,”科恩说。“存在许多因素,例如岩石中毛孔之间的孔隙度和连通性,这将决定何时和当二氧化碳矿化。我们的研究揭示了这个问题的新功能,可能有助于确定长期封存的最佳地质形成“

这项研究部分由美国能源部供资。

出版物:在新闻界,皇家社会的期刊诉讼程序a

研究报告的PDF副本:多孔介质中螯合二氧化碳的长期演变

图像:克里斯汀·丹尼尔洛夫(Christine Daniloff)


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