Kam s uhlíkem? Možná by z něj šly vyrábět čedičové kostky
Nastálo zachytit uhlík a zapracovat jej do stavební struktury vyvřelé horniny, to je proces, ke kterému v přírodě běžně dochází. Celý tento proces postupné mineralizace ale trvá tisíce let a dochází k němu jen za dost specifických podmínek. Islandská výzkumnice Sandra Snæbjörnsdóttir ze společnosti CarbFix se rozhodla takový proces uměle napodobit a zrychlit, s pomocí injektáže ve vodě rozpuštěného CO2 do geologicky příhodného vzorku podloží. Výsledkem byla čedičová hornina, ve které nastálo „uvázlo“ kolem 90 % vtlačeného oxidu uhličitého. Celý proces přitom trval necelé dva roky a dá se předpokládat, že v hornině uhlík zůstane navždy.
Známý cyklus, jen o poznání rychlejší
„V rámci velkého uhlíkového cyklu prakticky všechen uhlík na Zemi pochází a nakonec zase končí v kamení,“ říká s jistou nadsázkou Snæbjörnsdóttir. „Mineralizací se oxidu uhličitého můžeme skutečně zbavit. Můžeme ho napevno zafixovat, aniž bychom se o něj následující dekády museli starat. Je to klíč k permanentnímu ukládání uhlíku.“ Tedy něco, co bychom vážně ocenili. Stávající metody z repertoáru CCS (cabon capture & storage, tedy vychytávání a vázání uhlíku) prozatím počítají hlavně s ukládáním CO2 v podzemích rezervoárech, kde se v geologických časových horizontech stane horninou.
Háček je v tom, že tyto CCS metody nepojmou takové množství atmosférického uhlíku, jaké bychom teď nejspíš potřebovali. A jejich mineralizační proces je ve své původnosti natolik pomalý, že by trvalo tisíce let, než bychom takový schovaný oxid uhličitý mohli pustit ze zřetele. Stačil by například otřes země a prasklina v jeho rezervoáru a máme ho zase zpátky. Islandský přístup k mineralizaci je jiný v tom, že ve své podstatě slibuje „rychle a navždy“. A také bezpečněji, efektivněji. Když už nic jiného, z čedičů (bohatých třeba na hořčík a vápník), můžeme touto cestou syntetizovat vápenec, dolomit nebo magnezit. Horniny s průmyslovým využitím.
Ne všude by to mohlo fungovat
Aby toho štěstí ale nebylo najednou příliš: metoda rychlené mineralizace injektáží, kterou popisuje CarbFix a Snæbjörnsdóttir, funguje zjevně dobře na Islandu. Ale navzdory širokému zastoupení čedičových hornin po celém světě se ne vždy nachází v tak příhodných podmínkách a v blízkosti zdroje obnovitelné energie, jako u z geotermální elektrárny Hellisheiði. Podobně by to mohlo fungovat například v Ománu, nebo v povodí americké řeky Columbia.
Jako u všech zajímavých nápadů je tu zapotřebí domyslet a dořešit spoustu detailů. Třeba připojení technologií DAC (direct capture carbon, přímé vychytávání uhlíku), velkých praček vzduchu, které by přímo z atmosféry filtrovaly oxid uhličitý a islandská metoda jej pak posílala pod zem, kde by se z něj stávala hornina. Pak by to bylo opravdu zajímavé. Je také třeba otestovat, jestli by injektáže mohly fungovat s mořskou vodou. A je nezbytné zvážit rizika: v místech, kde není vysoká dostupnost vody, hrozí možnost vyvolaného zemětřesení a tam, kde je produkce CO2 minimální by to nejspíš dobré nebylo.
Podle Snæbjörnsdóttir se tak ale na mapu světa, který bojuje s klimatickými změnami, mohou dostat nejen geologicky příhodná místa, o kterých jsme dosud v souvislosti s CO2 nepřemýšleli. „Tahle metoda by umožnila bezpečně skladovat, mineralizovat oxid uhličitý, v místech, jaká by nás dřív nenapadla.“
reklama
Další informace |
Dále čtěte |
Další články autora |
Online diskuse
Všechny komentáře (22)
Stanislav Hrouzek
31.3.2020 03:43Překladatel zjevně nepochopil, že čedič je právě hornina, do které se má CO2 injektovat, čímž dojde k jeho rozpadu za vzniku nejrůznějších karbonátů...
Radomír Dohnal
31.3.2020 07:23 Reaguje na Stanislav HrouzekRadim Polášek
31.3.2020 17:12 Reaguje na Radomír DohnalJiří Svoboda
1.4.2020 12:42 Reaguje na Radomír DohnalMožná je čedič na Islandu pěkně porézní a díky tomu tvoří velkou reakční plochu. To asi také bude ojedinělost.
Pokud bych měl na základě tohoto článku do té technologie investovat, investoval bych 0 Kč.
Jan Šimůnek
31.3.2020 08:12Pavel Hanzl
31.3.2020 10:00Nesmyslnost je vidět na tom, že by se uhlík měl nejjednodušeji likvidoval tak, že by se vydestiloval z rostlin (odbourání kyslíku udělá fotosyntéza) a v tekutém stavu by se vtlačil do vytěžených ložisk ropy. Jenže vedle se ropa těží a spaluje. To je prostě blbost od začátku.
Smyslupná cesta je ropu netěžit vůbec a až bude zavřený poslední vrt, pak ji tlačit zpátky, dřív ne.
Miroslav Vinkler
31.3.2020 10:01Politici tomu nerozumí, příležitost dostávají pochybní podnikatelé, hlavně že to někdo zaplatí z našich daní.
Nebylo by lepší zamyslet se nad otázkou zda není vhodnější omezit emise CO2 nebo nalézt přirozenou cestu fixace CO2 (lesy) než vyhazovat peníze na takové obskurní projekty ?
Pavel Hanzl
31.3.2020 11:05 Reaguje na Miroslav VinklerVšechno je podle vás špatně, omezování co2 nejvíc a teorie oteplování na základě spalování fosilního uhlíku jsou nesmyslné a je to přece změnou sluneční aktivity.
Tak co vlastně chcete říci?
Pavel Hanzl
31.3.2020 12:02 Reaguje naMiroslav Vinkler
31.3.2020 12:25 Reaguje na Pavel HanzlIsland měl svého času i lesy . (to je překvapení,co?)
Fixování CO2 přírodní cestou se to jmenuje.
Druhá věc je, že emise z geotermální elektrárny jsou někdy srovnatelné s uhelnou elektrárnou. Důvodem je specifické složení geologické struktury, která je bohatá na vápenec. Ten při kontaktu s párou o vysoké teplotě (cca 280 °C) uvolňuje značné množství CO2. Zatímco látky v kapalném skupenství se vrací zpět pod zem, pára s obsahem CO2 uniká do ovzduší.
Zde jsem měl na mysli technická opatření,která by mohla snížit koncentrace CO2 při provozu.
Pavel Hanzl
31.3.2020 13:04 Reaguje na Miroslav VinklerCo teda chcete říci? Omezovat CO2 (což pořád kritizujete) nebo ne?
Radim Polášek
31.3.2020 18:50 Reaguje na Miroslav VinklerJak se zemská kůra zanořuje pod kontinenty a taví vysokou teplotou, uvolňuje se voda nasáklá i chemicky vázaná v horninách , třeba jílu a rozkládají se v té kůže obsažené uhličitany a uvolňuje se tak CO2. Tyto plyny zůstávají v hloubi zemské kůry pod velmi vysokým tlakem nasáklé do žhavého magmatu. Jakmile se magma v místě zeslabení zemské kůry - sopečného krbu nebo ve zlomu dostane blízko k povrchu a tlak se sníží, voda a oxid uhličitý se z magmatu vydělí. Budto utečou kráterem sopky v první fázi soptění nebo pokud magma zůstane pod povrchem, ta voda a oxid uhličitý přejde do horniny nad magmatem, nasytí ji a puklinami a prasklinami v ní uniká na povrch.
Pavel Hanzl
31.3.2020 19:42 Reaguje na Radim PolášekRadim Polášek
3.4.2020 06:32 Reaguje na Pavel HanzlTak dlouho totiž trvá, než z atmosféry sopečný popel a oxidy síry vypadnou. To je i v té době, kdy byla ještě spousta neprozkoumaných končin, kde sopky mohly vybuchovat, nepravděpodobné.
Šlo by to poznat i podle kronik, protože by počasí v obálce do cca 5 let silně kolísalo, některé roky, kdy by žádná sopka nevybuchla, by bylo teplo jako třeba v klimatickém optimu, jinde, kdy by se výbuchy překrývaly, naopak pár let po sobě velmi tvrdé zimy a extrémně studená léta bez úrody. Jaká byla například po výbuchu sopky Laki na Islandu nebo Krakatoa v zadní Asii. A nyní, cca 150 let po malé době ledové by ty pravidelné výbuchy sopek musely prakticky úplně ustat.
Jenže není důvod, proč by v malé době ledové vybuchovaly sopky tak intenzívně a mimo tuto dobu najednou nic, pořádný výbuch jen za pár desítek let.
Pavel Hanzl
4.4.2020 07:53 Reaguje na Radim PolášekRadim Polášek
31.3.2020 18:02Stačí se podívat do zběžně dostupných zdrojů, třeba Wikipedie.
Čedič je ve skutečnosti už chemicky hotový produkt, konkrétně poskládaný největší části z různých křemičitanů a hlinitanů. V těch křemičitanech jsou vázány ony prvky, které mají vázat oxid uhličitý, je to zejména vápník a hořčík, kterého je v čediči dohromady asi 20 - 25 hmotnostních procent a potom železo. Aby to fungovalo, nejdřív se musí ty křemičitany chemicky rozložit za přítomnosti vody neboli hydrolyzovat. A aby to proběhlo, musí se ten pevný kámen pomlít či podrtit na velmi drobné částečky, aby ta hydrolýza proběhla dostatečně rychle. Za takových podmínek se tyto složité křemičitany vznikající milióny let ve žhavé lávě rozpadnou buď na jednodušší křemičitany, kdy uvolní část toho vápníku a hořčíku nebo úplně na oxid křemičitý a hlinitý a oxidy těchto kovů. Teprve potom a za přítomnosti vody mohou oxidy vápníku, hořčíku a železa reagovat s oxidem uhličitým a vytvářet ony žádané uhličitany.
Vzniklý produkt nebude možné téměř žádným způsobem používat.
To, že vznikne nějaký vápenec, dolomit nebo magnezit nebo siderit, které bude možno průmyslově využívat, je už úplný blábol. Jednak průmyslové využití těchto uhličitanových nerostů spočívá v 99 % v tom, že se uhličitany rozloží a vzniklý oxid uhličitý se uvolní. Jednak tam ty nerosty vzniknou do obsahu 10 - 20 %, 50 - 60 % substrátu bude hlušina v podobě jednoduchých křemičitanů a hlinitanů a oxidu křemičitého a hlinitého. Vápenec, dolomit, magnezit nebo siderit opravdu z těch hornin vzniká a vznikal, ale pouze tehdy, pokud nějaké přírodní procesy za statisíce a milióny let na nějakém místě ten uhličitan zkoncentrovaly do koncentrace tak 90 - 99 % v hornině. Tak vznikaly třeba vápencové, dolomitové atd skály a pohoří nebo sideritová ložiska. Ovšem při dostatečně jemném podrcení horniny by vzniklé uhličitany šly zkoncentrovat průmyslovými metodami, flotací a podobně. Ale je tady otázka, proč by se to mělo dělat, spotřeba energie na rozemletí, manipulaci s materiálem a další operace by nejspíš byla tak velká, že pro její získání by bylo třeba emitovat několikrát víc oxidu uhličitého než kolik by se do toho čediče mohlo zachytit. a to nejspíš i při využívání OZE energie.
Dokonce i kdyby se ta drť po zachycení oxidu uhličitého vytáhla na povrch a použila třeba na zůrodňování polí - vyvřelé horniny obsahují vysoké množství biogenních živin, bylo by to kontraproduktivní, protože v půdním komplexu by působením huminových kyselin docházelo k rozpadu uhličitanů a k uvolňování oxidu uhličitého zpět do ovzduší.
Radim Polášek
31.3.2020 18:35 Reaguje na Radim PolášekProblém je ale v tom, že při takhle vysokých teplotách je ta reakce zvratná, uhličitany vápníku, hořčíku a železa se při těchto teplotách taky rozkládají a uvolňují vázaný oxid uhličitý. Uvnitř takové injektáže pak nastane chemická rovnováha, na jedné straně chemické rovnice oxidy(hydroxidy) oněch kovů a volný oxid uhličitý, na druhé straně uhličitany. A poměr jedné a druhé strany charakterizovaný příslušnou reakční konstantou. Ty injektáže pak musí trvale zůstávat úplně stoprocentně utěsněné, což je v rozpukané hornině problém. Pokud bude nezreagovaný injektovaný oxid uhličitý postupně unikat a tlak tam bude klesat, dojde k chemické nerovnováze a koncentrace výchozích látek a produktů se posune směrem k výchozím látkám. Neboli určité množství uhličitanů se rozloží na oxid uhličitý a oxidy ( hydroxidy) kovů, a část uniklého oxidu uhličitého tak bude nahražena opětovně uvolněným oxidem uhličitým. Takhle to bude postupovat, dokud tam nějaký volný oxid uhličitý, buď v plynné fázi nebo rozpuštěný ve vodě, zůstane. Nakonec tam zůstane jen malá zbytková koncentrace uvolněného oxidu uhličitého a malý zbytek CO2 váaného v uhličitanech, většina toho bude rozložena zpět na oxidy a hydroxidy.