Углекислый газ (CO₂) считается одним из ключевых факторов изменения климата. Поэтому учёные ищут не только способы сокращения выбросов, но и технологии, которые могут удалять CO₂ уже из атмосферы — так называемые методы отрицательных выбросов. Одним из самых перспективных естественных процессов оказалась… обычная геохимия горных пород.
Фото: Carbfix Австрийские ученые придумали, как из парниковых газов делать камни еще быстрее
Елена Иванова
Климат может «вылечить» камень
Минерализация углекислого газа в горных породах рассматривается как одна из наиболее перспективных технологий удаления CO₂ из атмосферы. Она использует естественные геохимические процессы, которые в обычных условиях протекают очень медленно, но могут быть существенно ускорены человеком.
Ученые Технического университета Вены доказали, что с помощью воды определенные минералы могут очень быстро превращать углекислый газ в карбонаты.
Суть процесса заключается в том, что атмосферный CO₂ растворяется в воде, образуя слабую угольную кислоту. Эта вода затем вступает в реакцию с силикатными минералами, содержащими кальций и магний, прежде всего, в базальтах и гипербазитах. В результате химических реакций углекислый газ не просто поглощается, а превращается в стабильные карбонаты — фактически в твёрдые минералы. В таком виде углерод оказывается “запертым” в камне и может сохраняться геологически длительное время, вплоть до миллионов лет.
Фото: Carbfix Исландская компания запирает углекислый газ в базальт
Хватит ли камня на планете, чтобы «запереть» углекислый газ?
На Земле имеются огромные объёмы базальтовых пород, включая океанические плато и континентальные лавовые поля, а также значительные массивы гипербазитов. В теории, если задействовать только ускоренное выветривание и поверхностное распределение измельчённого камня, можно улавливать порядка 1–5 млрд тонн CO₂ в год. В более технологически развитом сценарии, включающем измельчение пород, их распределение на больших площадях и использование подземных реакторов, потенциал оценивается уже в 5–10 млрд тонн CO₂ в год.
В наиболее агрессивных моделях, предполагающих глобальное промышленное внедрение, включая закачку CO₂ в реакционноспособные породы, теоретический предел может достигать 10–20 млрд тонн в год, что составляет существенную долю от текущих мировых выбросов. Они составляют около 37 млрд тонн CO₂ ежегодно.
Так минерализация способна компенсировать от 10 до 50% глобальных выбросов, что делает её одной из немногих технологий отрицательных эмиссий, обладающих масштабируемостью до климатически значимого уровня.
Фото: Carbfix Исландская компания закачивает СО2 в базальтовые породы
Технологии отрицательной эмиссии: научный прогноз или реальность?
Технология уже выходит за рамки теоретических разработок. Одним из наиболее известных проектов реализует исландская компания Carbfix, которая закачивает CO₂ в базальтовые породы, где он минерализуется в течение одного–двух лет, а не тысячелетий, как в естественных условиях. Технология используется в сочетании с промышленными источниками CO₂, включая геотермальные станции.
В строительной отрасли применяется подход CarbonCure, при котором углекислый газ вводится в бетонную смесь и связывается в виде карбонатов, улучшая свойства материала и одновременно снижая углеродный след. Крупные производители цемента, включая Heidelberg Materials, также тестируют технологии улавливания и минерализации CO₂ в рамках декарбонизации строительной отрасли. Параллельно компании, занимающиеся прямым улавливанием CO₂ из воздуха, такие как Climeworks, рассматривают минерализацию как один из конечных путей долгосрочного хранения углерода.
Интерес к технологии проявляет и нефтегазовый сектор, включая Shell и ExxonMobil, которые исследуют сочетание улавливания, закачки и минерализации CO₂ как часть будущих низкоуглеродных бизнес-моделей. Это связано с тем, что минерализация позволяет не только хранить углерод без риска утечек, но и снижает требования к постоянному мониторингу и управлению хранилищами.
В отличие от классических технологий CCS (carbon capture and storage), где CO₂ хранится в сжатом виде в геологических формациях с определённым риском утечек, или DAC (технологии улавливания углекислого газа из воздуха), который требует значительных энергетических затрат на извлечение углекислого газа из воздуха, минерализация переводит CO₂ в химически стабильную твёрдую форму. Это делает процесс практически необратимым на временных горизонтах жизни человека и снижает долгосрочные экологические риски.
Ключевое преимущество минерализации углекислого газа заключается в том, что она не просто хранит CO₂, а полностью трансформирует его в камень, возвращая углерод в геологический цикл Земли.