Впервые: электростанция в Исландии превращает выбросы углерода в камень
Ученые и инженеры, работающие на крупной электростанции в Исландии, впервые показали, что выбросы углекислого газа можно закачивать в землю, где они химически превращаются в твердое вещество за считанные месяцы — что радикально быстрее, чем предполагалось ранее. Это открытие может помочь справиться с главным страхом, преследующим идею улавливания и хранения CO₂ под землей: что выбросы могут просочиться обратно в воздух или даже вырваться наружу. Исследование, описывающее метод, опубликовано на этой неделе в ведущем журнале Science.
Геотермальная электростанция Хедлисхейди, крупнейшая в мире, обеспечивает энергией столицу Исландии Рейкьявик и промышленность. Однако процесс не полностью чистый: вместе с водой поднимаются вулканические газы, включая CO₂ и сероводород. В рамках пилотного проекта Carbfix, начатого в 2012 году, станция стала смешивать эти газы с водой и закачивать раствор в вулканический базальт под землей. В природе при контакте базальта с CO₂ и водой происходит ряд химических реакций, и углерод осаждается в виде белесого мелоподобного минерала. Но скорость этого процесса применительно к хранению углерода была неизвестна. Ранее считалось, что на это уйдут сотни или тысячи лет. Однако под Хедлисхейди 95% закачанного углерода превратилось в твердое вещество менее чем за два года.
«Это означает, что мы можем закачивать большие объемы CO₂ и хранить их очень безопасным способом за очень короткое время», — сказал соавтор исследования Мартин Штуте, гидролог из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета. Метод потенциально применим в местах с большими запасами базальта, который составляет все океаническое дно и около 10% континентальных пород. Технология улавливания и хранения углерода рассматривается как важный инструмент для ограничения глобального потепления, но до сих пор проекты продвигались медленно из-за рисков утечки и технических сложностей.
В ходе пилотного эксперимента в 2012–2013 годах команда закачала 250 тонн CO₂, смешанного с водой и сероводородом, на глубину 400–800 метров. Мониторинг показал, что большая часть углерода минерализовалась за месяцы. Керны, извлеченные из зоны закачки, показали, что порода пронизана белыми карбонатными прожилками. Изначально руководитель проекта Эдда Арадоттир оценивала процесс затвердевания в 8–12 лет, но он оказался гораздо быстрее. После успеха пилота с 2014 года станция начала инжектировать 5000 тонн CO₂ в год, и минерализация идет в ногу с закачкой. Этим летом объем планируют удвоить.
Основным препятствием для широкого применения, помимо необходимости наличия базальта, является большой расход воды — около 25 тонн на тонну CO₂, хотя во многих местах можно использовать морскую воду. Стоимость улавливания и закачки на Хедлисхейди составляет около $30 за тонну благодаря использованию существующей инфраструктуры и отсутствию очистки CO₂, тогда как в других проектах она достигает $130. Ученые также изучают возможное влияние подземных микроорганизмов, которые теоретически могут разрушать карбонаты. Ведущий автор работы Юрг Маттер, ныне работающий в Университете Саутгемптона, заявил: «Нам нужно решать проблему растущих выбросов углерода. Это окончательное постоянное хранилище — превращение их обратно в камень».