Усовершенствованный набор данных связывает состав и структуру сложного минерала для хранения углерода

Минералы под землей могут стать частью решения проблемы глобального изменения климата. Углекислый газ (CO₂) может реагировать с некоторыми минералами, образуя стабильные карбонаты, что обеспечивает его долгосрочное хранение. Этот процесс, известный как карбонатная минерализация, сложен для промышленного масштабирования, что требует глубокого понимания поведения минералов-хранилищ.

Оливин — один из самых распространенных минералов на Земле, способный включать в свою структуру такие важные элементы, как никель и кобальт. Их возможное извлечение в процессе минерализации CO₂ может создать дополнительный источник дохода для проектов по хранению углерода. Однако оценка потенциала месторождений требует точного определения состава оливина, что обычно связано с трудоемкими лабораторными анализами.

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) создали расширенную базу данных, которая позволяет связать данные рентгеноструктурного анализа (XRD) оливина с его химическим составом. Это упрощает и ускоряет характеристику образцов. Работа опубликована в журнале ACS Earth and Space Chemistry и была удостоена обложки номера.

«Представление взаимосвязи между структурой и составом оливина необходимо для дальнейшего изучения его реакционной способности в процессах карбонатной минерализации и извлечения критически важных минералов», — отметил Куин Миллер, химик из PNNL и соавтор статьи. — «Мы также делаем определение состава оливина более доступным для широкого круга исследователей».

Значительный вклад в проект внесли стажеры, участвовавшие в программах Министерства энергетики США. Они занимались сбором и анализом данных из опубликованных работ и международных баз, что позволило создать более точные уравнения, связывающие структуру и состав для различных типов оливина.

«В предыдущих исследованиях для изучения этих взаимосвязей использовалось 60 или менее точек данных, — пояснил Хит Стэнфилд, соавтор статьи. — Они были полезны, но фокусировались на стандартных составах. Мы нашли и использовали почти втрое больше уникальных данных, что важно для понимания влияния даже незначительных изменений состава».

Новый инструмент уже применяется для разработки критериев поиска ресурсов на территории США с наибольшим потенциалом как для минерализации CO₂, так и для извлечения никеля, кобальта и меди. Он помогает в выборе площадок, информируя исследователей о количестве катионов, доступных для образования карбонатов, и объёме извлекаемых критически важных минералов.