تبدیل دی اکسید کربن به سنگ

جذب دی اکسید کربن با تزریق آن به درون لایه‌های زیرسطحی جهت جذب آن‌ها به وسیله‌ی سنگ‌های آتشفشانی و تبدیل شدن به دی اکسید کربن جامد یکی از راه‌های مقابله با افزایش این ماده در جو زمین است.

جذب کربن از اتمسفر و ذخیره‌ی آن یکی از راه‌هایی است که برای جلوگیری از تغییرات آب و هوایی شدید ناشی از دی اکسید کربن پیشنهاد شده است که البته با خطراتی همچون آزاد شدن ناگهانی این ذخیره‌ی خطرناک رو به رو است. برای رفع این مساله پژوهشگران راه حلی را پیشنهاد کرده‌اند که به نظر می‌رسد این مشکل را به شیوه‌ای مناسب بر‌طرف خواهد کرد. آن‌ها در این روش گاز دی اکسید کربن را به درون سنگ‌های آتشفشانی تزریق می‌کنند تا در طول دو سال گاز به حالت جامد در بیاید فرایندی که به صورت طبیعی قرن‌ها به طول می‌انجامد.

البته حتی با وجود این روش هنوز پرسش‌های زیادی پیش روی ما قرار دارد. آیا این روش ما را بیشتر از پیش به سوخت‌های فسیلی وابسته می‌کند؟ آیا این روش چراغ سبزی برای سوزاندن بیشتر سوخت یا قطع بیشتر درختان خواهد بود؟ یا حتی اینکه ایمنی طولانی مدت این روش تا چه حد است؟

در این روش ترسیب کربن، گاز دی اکسید کربن – به ویژه در واحدهای بزرگ تولیدی یا نیروگاه‌ها- پیش از آنکه وارد جو شود، طی فرایندی شیمیایی به درون بستری جامد وارد می‌شود و در نتیجه اتمسفر از اثرات گرمایشی آن ایمن خواهد بود. به صورت خلاصه در این روش، گاز ابتدا فشرده می‌شود تا حجم آن کاهش پیدا کند و به گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی تبدیل شود. این گاز فوق بحرانی به صورت مایعی شناور رفتار می‌کند در نتیجه ذخیره کردن آن به این حالت احتمال نشتی بسیار بالایی را به همراه دارد به طوری که برخی از کشور‌ها به همین دلیل این روش را ممنوع کرده‌اند. یکی از راه‌هایی که برای از بین بردن امکان نشتی پیشنهاد شده، بهره گیری از واکنش‌های شیمیایی است تا با حذف گاز امکان نشت آن نیز از بین برود. برای این کار نیز تاکنون راه‌هایی همچون استفاده از پسماند‌های قهوه یا خارپوست دریایی پیشنهاد شده است که البته بهترین روش در این بین استفاده از سنگ‌های آتشفشانی بوده است تا با واکنش بین مواد شیمیایی موجود در آن‌ها با دی اکسید کربن، گاز به شکل ماده‌ی معدنی کربناتی در بیاید.

البته این روش یک ایراد بزرگ دارد و آن طول مدت زمانی است که فرایند شیمیایی به طول می‌انجامد، در نتیجه در صورت به کارگیری آن باید تا مدت‌ها از آن به شکل دائمی مراقبت کرد که این موضوع هزینه‌های کار را به شدت افزایش می‌دهد. این هزینه‌ی بالا موجب می‌شود که نتوان از این روش به عنوان روشی مناسب برای ذخیره‌ی گاز دی اکسید کربن (به ویژه در حجم‌های بالا) بهره برد.

از سال ۲۰۰۷، گروهی از دانشمندان طی پژوهشی متوجه شدند که سنگ‌های بازالتی مناطق زمین گرمایی آیسلند قادرند به شکل طبیعی دی اکسید کربن را ذخیره کنند. این یافته موجب شد تا آن‌ها به فکر به کارگیری سازوکار این پدیده برای سریع‌تر کردن فرایند ترسیب کربن بیافتند.

در این حالت، به جای فشرده کردن گاز دی اکسید کربن به صورت گاز فوق بحرانی، از آن برای تولید آب کربناته استفاده کرده و سپس ۲۴۸ تن از آن را به زیر زمین تزریق می‌کنند تا در برخورد با سنگ‌های بازالتی موجود در زیر زمین که غنی از موادی همچون کلسیم، منیزیم و آهن هستند این مواد در آب حل شوند و با دی‌اکسید کربن موجود در آب وارد واکنش دهند. آنچه که پژوهشگران را در این روش شگفت زده کرده است میزان دی اکسید کربنی است که در این روش به حالت جامد در می‌آید. برای این کار آن‌ها نشانگرهایی را طی فرایند به چاه‌ها افزودند که در نهایت نشان از جذب ۹۵ تا ۹۸ درصدی دی اکسید کربن در این روش طی مدت دو سال داشتند. بازده بالای نتایج این گروه در دانشگاه ساوثهمپتون که توسط دکتر جئونگ متر (دکترای مهندسی زمین‌شناسی) رهبری می‌شد در مقایسه با نتایج پیشین بسیار امیدوار کننده به نظر می‌رسد.

این گروه هم اکنون در حال به کارگیری این روش در مرکز انرژی زمین گرمایی Reykjavik هستند که مطالعات اصلی نیز در آن جا صورت گرفته است. آن‌ها به کمک این روش سالانه حدود ۵۰۰۰ تن دی اکسید کربن را به شکل جامد در می‌آورند. این میزان اگرچه در نگاه اول عدد بزرگی به نظر می‌آید اما در مقایسه با میلیاردها تن دی اکسید کربنی که سالانه به جو وارد می‌شود بسیار ناچیز است. البته خبر خوب این است که سنگ‌های بازالتی در زیر سطح زمین بیش از هر نوع سنگ دیگری یافت می‌شوند. با این همه حضور این سنگ‌ها در سطح زمین چیزی حدود ۱۰ درصد است که چندان هم زیاد نیست ولی می‌توان امیدوار بود با قدری دشواری بیشتر بتوان از این روش در دیگر مکان‌های زمین نیز بهره برد.

این روش مزیت‌هایی دارد؛ مثلا در این روش دی اکسید کربنی که به شکل کربنات در آمده است دیگر قابلیت نشتی یا بازگشت به اتمسفر را نخواهد داشت در نتیجه می‌توان از چنین روشی به عنوان راه حلی دائمی و نسبتا زیست محیطی برای کاهش دی اکسید کربن وارد شده به جو استفاده کرد. آنچه که در این بین اهمیت پیدا می‌کند یافتن روشی است که بتوان از این فرایند در دیگر نقاط جهان نیز به سادگی بهره برد. نتیجه‌ی پژوهش‌های این پروژه در نشریه‌ی علمی Science به چاپ رسیده است.