Azbests varētu būt spēcīgs ierocis pret klimata pārmaiņām (izlasiet pareizi)

Aizsegta azbesta raktuves vieta Sanbenito kalnā, netālu no Koalingas, Kalifornijā. Rodžers Einss, Lorensa Livermoras nacionālā laboratorija

Kādā svelmainā šī augusta dienā Keilebs Vudals ar savu lāpstu sita kā ar šķēpu, iedurot to ar azbestu pildītas bedres sacietējušajā garozā netālu no Koalingas, Kalifornijā.

Vudāls, Masačūsetsas Vusteras Politehniskā institūta maģistrantūras students, izraka paraugus no azbesta raktuvēm, kas ir slēgtas kopš 1980. gada — Superfund vietā, kas atrodas štata Diablo kalnu grēdas augstākajā virsotnē. Viņš ieguva mārciņas materiāla no vairākām vietām visā Sanbenito kalnā, ielika tos Ziploc maisos un nosūtīja uz pāris laboratorijām analīzei.

Viņš un viņa kolēģi mēģina noteikt no bedrēm izvilkto materiālu sastāvu un struktūru un atbildēt uz diviem kritiskiem jautājumiem: cik daudz oglekļa dioksīda tie satur un cik daudz vairāk tie varētu uzglabāt?

Atsevišķu šķiedru azbesta veidu, kancerogēno savienojumu klase, ko kādreiz plaši izmantoja karstumizturīgos būvmateriālos, lielais virsmas laukums padara tos īpaši labus, lai satvertu lietus ūdenī izšķīdušās vai gaisā peldošās oglekļa dioksīda molekulas.

Tas ietver visizplatītāko azbesta veidu, krizotils , serpentīna minerāls, kas savītas visā kalnā (serpentīns ir Kalifornijas štata iezis). Reakcijā ar oglekļa dioksīdu galvenokārt rodas magnija karbonāta minerāli, piemēram, magnezīts, stabils materiāls, kas varētu bloķēt siltumnīcefekta gāzi tūkstošiem gadu.

Woodall un viņa padomnieks Dženifera Vilkoksa, oglekļa noņemšanas pētniece , ir starp arvien lielākam skaitam zinātnieku, kuri pēta veidus, kā paātrināt šīs citādi lēnās reakcijas, cerot izmantot kalnrūpniecības atkritumus cīņā pret klimata pārmaiņām. Tas ir ērts oglekļa uztveršanas triks, kas var darboties arī ar niķeļa, vara, dimanta un platīna ieguves blakusproduktiem, kas bagāti ar kalciju un magniju.

Sākotnējā cerība ir kompensēt lielās oglekļa emisijas no pašas ieguves, izmantojot šos minerālus, kas jau iegūti šajā procesā. Taču patiesā cerība ir tāda, ka šis agrīnais darbs ļauj viņiem izdomāt, kā efektīvi un par pieņemamu cenu izrakt minerālus, iespējams, tostarp azbestu, īpaši, lai no atmosfēras izvadītu milzīgu daudzumu siltumnīcefekta gāzu.

Raktuvju dekarbonizācija nākamajā desmitgadē tikai palīdz mums vairot pārliecību un zināšanas, lai faktiski veiktu raktuves, lai radītu negatīvas emisijas, saka Gregorijs Dipls, Britu Kolumbijas universitātes profesors un viens no vadošie pētnieki šajā jaunajā jomā .

Ļoti lēna cikla paātrināšana

ANO klimata panelis atrasts ka jebkuram scenārijam, kas nesasilda planētu vairāk par 1,5 ˚C, līdz gadsimta vidum būs gandrīz jālikvidē emisijas, kā arī šajā gadsimtā no gaisa jāizņem 100 miljardi līdz 1 triljons metrisko tonnu oglekļa dioksīda. Ja sasilšana ir zemāka par 2˚C, līdz 2050. gadam varētu būt nepieciešams izsūkt 10 miljardus tonnu gadā un līdz 2100. gadam – 20 miljardus tonnu gadā, atklāja Nacionālo akadēmiju pētījums .

Tas ir tik milzīgs daudzums, ka mums gandrīz noteikti būs jāizmanto dažādas metodes, lai nokļūtu tuvumā, tostarp stādīt kokus un palielināt oglekļa uzņemšanu lauksaimniecības augsnēs. Īpašais solījums izmantot minerālus oglekļa dioksīda samazināšanai ir tas, ka to var izdarīt masveidā un efektīvi uzglabāt to uz visiem laikiem.

Caleb Woodall nogulda azbesta paraugus Ziplock maisiņā vēlākai analīzei.

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LAB

Mineralizācija jau ir galvenais mehānisms, ko daba izmanto tā sauktajā lēnajā oglekļa ciklā. Lietus ūdenī esošais oglekļa dioksīds izšķīdina pamata iežus, veidojot magniju, kalciju un citus savienojumus, kas nonāk okeānos. Tur jūras dzīvnieki pārvērš materiālus gliemežvākos un skeletos, kas galu galā pārvēršas kaļķakmenī un citos iežu veidos.

Minerālu ir vairāk nekā pietiekami, lai piesaistītu visu oglekļa dioksīdu, ko jebkad esam emitējuši, un vēl vairāk. Problēma ir tā, ka lielākā daļa ir ieslodzīta cietā klintī, kas nenonāk saskarē ar siltumnīcefekta gāzēm. Pat tad, ja tie ir pakļauti klinšu atsegumos, ir nepieciešams ilgs laiks, līdz notiek šīs reakcijas.

Taču dažādas iejaukšanās var pārveidot dabisko lēno oglekļa ciklu ātrākā. Tie ietver fiziskus procesus, piemēram, materiālu vienkāršu izrakšanu, sasmalcināšanu smalkākās daļiņās un izkliedēšanu plānos slāņos, un tas viss palielina oglekļa dioksīda iedarbībai pakļauto reaktīvo virsmu. Ir arī veidi, kā paātrināt ķīmiskās reakcijas, pievienojot siltumu vai savienojumus, piemēram, skābes.

Šī ir milzīga, neizmantota iespēja, kas varētu noņemt milzīgu daudzumu CO2, saka Rodžers Einss, Lorensa Livermoras Nacionālās laboratorijas oglekļa iniciatīvas vadītājs, kurš pavadīja Vudalu Kalifornijas mācību braucienā.

Pareizā recepte

Dipple pēta dažādus veidus, kā to izdarīt.

Pagājušajā gadā izmēģinājuma projektā, ko finansēja dimantu kompānija De Beers un Natural Resources Canada, viņš un kolēģi izmantoja atkritumus no raktuvēm Kanādas ziemeļrietumu teritorijās, lai ievilinātu no tvertnes izdalīto oglekļa dioksīdu. Mērķis bija novērtēt iespēju izmantot minerālus, lai uztvertu un uzglabātu gāzi no spēkstacijas dūmvadu plūsmas.

Komanda tagad veic lauka izmēģinājumu ierosinātajai niķeļa rūpnīcai Britu Kolumbijā. Viņi ir ievietojuši pētnieciskās urbšanas atkritumus dažādos konteineros un mēra reakcijas ātrumu, kas rodas, izmantojot dažādas ķīmiskās piedevas un procesus dažādos laika apstākļos. Taču viņi sagaida, ka, vienkārši pievienojot ūdeni un efektīvi apstrādājot materiālus, oglekļa dioksīds tiks ātri noņemts no gaisa, veidojot cietu bloku, ko var aprakt.

Tā kā ierosinātā darbība galvenokārt darbotos ar hidroelektrostaciju, viņi lēš, ka, izmantojot tikai 30% no raktuvju visreaktīvākajām atsārņiem, darbība kļūtu neitrāla no oglekļa. Izmantojot aptuveni 50%, tas būtu oglekļa negatīvs.

Bet ne visas raktuvju atliekas tiek radītas vienādas. Atsevišķā projektā Wilcox un Woodall veic lauka darbus platīna, palādija un niķeļa raktuvēs Montānā, cerot izstrādāt veidus, kā paātrināt oglekļa uztveršanas reakcijas ar mazāk nekā ideāliem blakusproduktiem. Galvenie minerāli atslāņojumos ir plagioklāzes laukšpats, kas satur magniju un kalciju ciešā ķīmiskā struktūrā, padarot tos mazāk reaģējošus nekā cita veida raktuvju atkritumi.

Atgriežoties laboratorijā, viņi pārbauda, ​​vai karsēšana un amonija sāļu un dažu vāju skābju pievienošana var nojaukt saites, atbrīvojot vairāk kalcija un magnija, lai aizturētu oglekļa dioksīdu.

Ja mēs varam izstrādāt recepti visām šīm dažādajām atkritumiem, iespējas varētu eksplodēt, saka Vilkokss.

Nākamie soļi

Vudalls pēta azbesta vietas, jo viņš cer atrast tādu, kas varētu noderēt turpmākam lauka izmēģinājumam, lai novērtētu veidus, kā paātrināt oglekļa uzņemšanu.

Šīs pieejas varētu ietvert materiāla izkliedēšanu, lai palielinātu reaktīvās virsmas laukumu, ventilatoru iedarbināšanu, kas palielina gaisa daudzumu, kas plūst virs azbesta, vai koncentrēta oglekļa dioksīda tiešu ievadīšanu minerālu bedrēs.

Laika gaitā šiem procesiem vajadzētu veidot vāji saistītu iežu un netīrumu maisījumu, kas galvenokārt sastāv no magnija karbonātiem, bikarbonāta un kalcija karbonāta, ko varētu vienkārši atstāt vietā, saka Aines. Azbesta pārveide palīdzētu arī šīs vietas sakopt.

Bet vai ir droši pūst gaisu ap azbestu? Un vai šādi centieni pilnībā novērstu šīs toksiskās vietas?

ROGER AINES, LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LAB

Ņemot vērā azbesta radītos riskus veselībai, turpmāko darbu veikšanas vieta vai iespēja būs atkarīga no zinātniskās uzraudzības padomju un regulējošo amatpersonu lēmumiem.

Iespējams, ka darba gaitā kāds azbesta daudzums paliks vai izkliedēsies, saka Aines. Tie ir vieni no galvenajiem jautājumiem, kas būtu jāpārbauda, ​​viņš piebilst.

Tas ir arī iemesls, kāpēc ir svarīgi veikt šādu darbu ierobežotā vietā un kāpēc jebkurai izpētei vai turpmākiem pilna mēroga pasākumiem ir jāievēro skaidri noteikumi un procesi darbam ar šiem materiāliem. Woodall uzsver, ka viņi veiks visus nepieciešamos piesardzības pasākumus, tostarp izsmidzinot materiālus ar ūdeni, lai novērstu azbesta peldēšanu, kā arī izmantot sensorus, lai uzraudzītu iedarbības līmeņus.

Nākamie izaicinājumi

Galu galā tikai ar raktuvēm mēs tālu netiksim.

Woodall lēš, ka viena azbesta vieta Vērmontā ar aptuveni 30 miljoniem tonnu atkritumu varētu uztvert pat 12 miljonus tonnu oglekļa dioksīda. Saskaņā ar Nacionālo akadēmiju pētījumu, raktuves visā pasaulē ražo pietiekami daudz minerālu blakusproduktu, lai katru gadu uztvertu gandrīz 40 miljonus tonnu oglekļa dioksīda.

Bet tas viss ir tikai niecīga daļa no miljardiem tonnu oglekļa dioksīda, kas ir jāuztver, lai jēgpilni risinātu klimata pārmaiņas. Tātad, lai sasniegtu nepieciešamo mērogu, būs nepieciešams izrakt vairāk minerālu.

Woodall un Aines gan saka, ka tas varētu ietvert azbestu, ņemot vērā tā reaktīvo spēku, ja lauka izmēģinājumi liecina, ka process ir efektīvs un drošs.

Taču šī ideja noteikti radīs nopietnas bažas, ņemot vērā azbesta radīto risku veselībai. Un ir daudz citu minerālu iespēju, pat ja tās nav tik ideālas.

Citas pētniecības grupas un bezpeļņas organizācijas jau meklē veidus, kā izmantot papildu derīgos izrakteņus pēc to ieguves, tostarp: izplatot noslīpētu olivīnu pa pludmalēm vai bazalta putekļu apkaisīšana uz lauksaimniecības zemes, lai absorbētu oglekļa dioksīdu un palīdzētu mēslot labību.

Tomēr jebkādu materiālu ieguve daudz plašākā mērogā saskarsies ar vairākām problēmām. Pati ieguve ir videi destruktīva. Visa enerģija, kas nepieciešama minerālu ieguvei, malšanai, izplatīšanai un apstrādei, tiks izmantota emisiju samazināšanā. Turklāt pieejamā zeme var būt ierobežota, jo īpaši tāpēc, ka var paiet gadi, līdz lielākā daļa minerālu reaģē ar oglekļa dioksīdu.

Piemēram, lai noņemtu 2,5 miljardus tonnu CO2 gadā, izmantojot magnija oksīdu, būtu nepieciešams 10 centimetrus biezs (gandrīz 4 collas) slānis, kas aptver aptuveni 15 000 kvadrātkilometrus (gandrīz 5800 kvadrātjūdzes). jūlijā publicētajā Nature Communications dokumentā . Tas ir līdzvērtīgs nedaudz vairāk nekā 5% no Nevadas.

Taču galvenais klupšanas akmens ir izmaksas. Vilkokss saka, ka ar to var strādāt vairāk nekā 200 USD par tonnu, kas ir daudz dārgāk nekā koku stādīšana.

Iespējams, ka daži materiāli var tikt izmantoti komerciālos produktos, piemēram, pildvielas betonā, lai segtu izmaksas. Varētu palīdzēt arī zināma līmeņa brīvprātīgas oglekļa emisijas, kad cilvēki vai korporācijas maksā, lai līdzsvarotu savas emisijas. Taču lielākā daļa novērotāju uzskata, ka, lai sasniegtu miljardu tonnu apmēru, būs nepieciešama agresīva valsts politika, kas nosaka augstas cenas oglekļa piesārņojumam vai rada dāsnus stimulus tā novēršanai.

paslēpties