¡LEAN ESTO! Una planta de energía de Islandia convierte las emisiones de carbono en piedra.

Sección del núcleo de roca desde el depósito de almacenamiento de CO2 que muestra el basalto vesicular con una fractura bien definida, con mineralización de carbonato de calcio. Crédito: Annette K. Mortensen.

Los científicos e ingenieros que trabajan en una planta de energía en Islandia han demostrado por primera vez que las emisiones de dióxido de carbono pueden ser bombeados en la tierra y se cambian químicamente a un sólido en cuestión de meses a través de radicales más rápido de lo que nadie había predicho. El hallazgo podría ayudar a abordar el temor de que hasta el momento ha plagado la idea de capturar y almacenar CO2 bajo tierra: que las emisiones podrían filtrarse de nuevo en el aire o incluso explotar a cabo. Un estudio que describe el método aparece esta semana en la revista científica.

La planta de energía geotérmica Hellisheidi es la instalación más grande del mundo; y una planta de compañía proporcionan la energía para la capital de Islandia, Reykjavik, además de la energía para la industria, mediante el bombeo de agua calentada volcánicamente para funcionar turbinas. Pero el proceso no está completamente limpio; sino que también nos lleva a los gases volcánicos, como el dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno de olor desagradable.

En virtud de un proyecto piloto denominado Carbfix, iniciado en 2012, la planta comenzó a mezclar los gases con el agua bombeada desde abajo y reinyección de la solución en el basalto volcánico a continuación. En la naturaleza, cuando basalto se expone a dióxido de carbono y agua, una serie de reacciones químicas naturales se lleva a cabo, y el carbono precipita hacia fuera en un mineral de color blanquecino, tiza. Pero nadie sabía lo rápido que esto podría ocurrir si el proceso se aprovechada para el almacenamiento de carbono. Estudios previos han estimado que en la mayoría de las rocas, se necesitarían cientos o incluso miles de años. En el basalto debajo Hellisheidi, 95 por ciento del carbono inyectado se solidificó en menos de dos años.

Los ingenieros y los científicos han diseñado un sistema para bombear gases volcánicos como el dióxido de carbono en la tierra, donde el CO2 se convierte en un sólido. De izquierda a derecha, ingeniero Magnus Thor Arnarson, Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty hidrólogo Martin Stute y líder del proyecto Edda Sif Arradotir de Reykjavik Energy inspeccionar el sistema de tuberías subducente. Crédito: Kevin Lamont-Doherty Observatorio Krajick / Tierra

"Esto significa que podemos bombear hacia abajo grandes cantidades de CO2 y almacenarlo en una forma muy segura durante un período muy corto de tiempo", dijo el coautor del estudio Martin Stute, un hidrólogo en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia. "En el futuro, podríamos pensar en utilizar esto para centrales eléctricas en lugares donde hay una gran cantidad de basalto y hay muchos lugares." Básicamente todos los fondos marinos del mundo están hechas de silicio poroso, roca negruzca, al igual que alrededor del 10 por ciento de las rocas continentales.

Los científicos han estado Tüßling desde hace años con la idea de los llamados de captura y secuestro de carbono; el informe de 2014 del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático sugiere que sin esta tecnología, puede que no sea posible limitar el calentamiento global de manera adecuada. Pero hasta ahora, los proyectos han hecho pocos progresos. Se ha intentado en sólo un puñado de sitios, y la mayoría de los experimentos han participado bombeo de dióxido de carbono puro en la piedra arenisca, acuíferos o, saladas profundas. Aquí, se espera, la presión y las capas sólidas de roca sello encima sellaría en los residuos. Sin embargo, los científicos se han preocupado de que cualquier error de cálculo podría dar lugar a emisiones que hacen su camino de vuelta a través de fracturas, o que los terremotos naturales o temblores provocados por la inyección en sí podría romperse depósitos subterráneos. Una central eléctrica de carbón en Saskatchewan que actualmente sólo se ejecuta la operación a gran escala de América del Norte en una estación de generación ha estado plagado de problemas técnicos y el dióxido de carbono capturado está siendo enviada a los productores de petróleo que se inyectan en enfermos pozos para presionar más aceite, que produce dióxido de más carbono cuando se quema.

En 2007 el operador de Hellisheidi, Reykjavik Energy, unido a un consorcio que incluye a Columbia y las universidades de Copenhague y de Islandia para deshacerse de sus emisiones de CO2, junto con el sulfuro de hidrógeno, que estaba asolando la zona. La planta produce 40.000 toneladas de CO2 al año, 5 por ciento de las emisiones de una central térmica de carbón equivalente, pero todavía considerables. Los experimentos de laboratorio mostraron que, a diferencia de las rocas sedimentarias que la mayor parte de otros proyectos han utilizado para la inyección, el basalto local contiene mucho calcio, hierro y magnesio, que son necesarios para precipitar carbono. Los experimentos mostraron que grandes cantidades de agua también tendrían que ser añadido para hacer la reacción go-otra salida de los proyectos precedentes, que acaban de ser bombeados hacia abajo dióxido de carbono puro.

Un núcleo de perforación experimental en poder de co-autor Sandra Snaebjornsdottir está cargado con carbonato solidificado, al parecer producido por el nuevo proceso. Crédito: Kevin Lamont-Doherty Observatorio Krajick / Tierra

En un piloto 2012-2013, el equipo de hilo 250 toneladas de CO2 se mezcla con agua y sulfuro de hidrógeno por 400 a 800 metros, entonces monitoriza la química de la formación a través de una serie de pozos. composiciones de isótopos de carbono que cambia rápidamente en muestras de agua, publicados inicialmente en 2014, señaló que gran parte del carbono tenían mineralizada en cuestión de meses. El nuevo papel de la ciencia expone la evidencia concluyente.

Edda Aradóttir, que dirige el proyecto de Reykjavik Energy, inicialmente estimado del proceso de solidificación puede tomar de 8 a 12 años, mucho más rápido que estudios previos habían indicado. "La gente decía que había muy poco de verdad en eso, pensaron que no podría suceder tan rápido", dijo. "Entonces, sucedió mucho más rápido. Fue una sorpresa muy bienvenida".Núcleos de perforados desde la zona de inyección muestran la roca está fuertemente mezclada con venas de carbonato blanquecinas, aparentemente producidas por el proceso. Con signos iniciales de éxito, en 2014 Reyjavik Energía inició la inyección de dióxido de carbono a razón de 5.000 toneladas por año. El seguimiento continuo indica que la mineralización ha seguido el ritmo, dijo Aradóttir. Este verano, la compañía planea duplicar la velocidad de inyección, dijo.

planta de energía geotérmica Hellisheidi de Islandia es la mayor del mundo. Es más limpio que el de los establecimientos con los combustibles fósiles, pero todavía emite dióxido de carbono mediante la ventilación de gases volcánicos. Crédito: Kevin Lamont-Doherty Observatorio Krajick / Tierra

Sigurdur Gislason, un geólogo de la Universidad de Islandia y coautor del estudio, dijo que las compañías de energía geotérmica en todo el mundo han mostrado interés en la tecnología. Pero, dijo, una gran promesa sería con las plantas de combustibles fósiles con motor, fundiciones y otras industrias pesadas que producen muchas más emisiones. El principal escollo más allá del basalto es necesario, dijo, es el agua 25 toneladas sobre-requiere por cada tonelada de CO2. Pero, dijo, en muchos lugares el agua de mar se podría utilizar. Un estudio de 2010 Lamont ya ha esbozado los fondos marinos frente a las costas de Estados Unidos basálticas que podrían ser utilizados para tomar las emisiones. La separación y la inyección de CO2 en la mayoría de los proyectos se ha estimado que costar una empinada $ 130 o así que una tonelada. La operación Hellisheidi tiene la ventaja de que se utiliza en gran medida la infraestructura existente de la planta para reinyectar la solución, y no molesta a purificar el CO2. Su costo es de sólo $ 30 por tonelada, dijo Aradóttir.

fotografía aérea de la planta de energía geotérmica Hellisheidi de Reykjavik Energy. Las emisiones actuales de la central eléctrica son: 40.000 toneladas de CO2 / año y 12.000 toneladas de H2S / año. El sitio de la inyección piloto CO2 CarbFix I está conectado al motor a través de una tubería que suministra algunos de los gases de CO2 y H2S que se inyecta en un depósito de almacenamiento basálticas en ~ 500 m de profundidad debajo de la superficie. Crédito: Árni Sæberg.

Centrales térmicas pueden no ser capaces de hacerlo con el menor costo y que no sería capaz de hacerlo en absoluto sin agua abundante. Otro posible problema: un estudio separado microbios subterráneos a cabo este mes de mayo identificados que parecen capaces de alimentarse de minerales de carbonato y su utilización para la liberación de metano, un gas de efecto invernadero aún más potente que el dióxido de carbono. Eso significa que la naturaleza podía entrar y revertir el proceso de solidificación. Tales microbios se piensa que existen solamente en el fondo del océano profundo, pero los investigadores encontraron que en un resorte de California. Los microbiólogos del Instituto de física planetaria de París ya han comenzado a estudiar los microbios subterráneos en el sitio Carbfix para investigar cómo podrían interactuar con el carbono de la inyección.

Recientemente, otras compañías han mirado a otras formas innovadoras de utilizar las emisiones de carbono hasta centrales eléctricas. Los proyectos incluyen uno respaldado por Exxon para construir las pilas de combustible que convierten el CO2 a la energía, y una iniciativa de Ford para convertir las emisiones de espumas sólidas para construir los interiores de los vehículos. En un proyecto en Omán, un grupo Lamont-Doherty separada está mirando en el bombeo de las emisiones en un tipo diferente de roca, peridotita, que puede reaccionar más rápidamente con el CO2.

El autor principal, Juerg Matter, un investigador adjunto en Lamont basa ahora en la Universidad del Reino Unido de Southampton, dijo: "Tenemos que lidiar con el aumento de las emisiones de carbono. Esta es la última de almacenamiento permanente cambio de sentido de vuelta a la piedra."

sitio de la inyección de dióxido de carbono CarbFix que durante la perforación de diamantes de telefonía fija para recuperar 150 m núcleo de roca desde el depósito de almacenamiento de dióxido de carbono en el subsuelo de 2014. Crédito: Dr. Juerg Matter