Vedci z Technickej univerzity vo Viedni po prvýkrát v laboratórnych podmienkach pozorovali, ako prebieha mineralizácia oxidu uhličitého.
Giada Franceschiová v laboratóriu. Pozorovanie umožnil vedcom atómový silový mikroskop. Zdroj: TU Wien
Vedci z Technickej univerzity (TU) vo Viedni po prvýkrát demonštrovali na molekulárnej úrovni mechanizmus, pri ktorom sa oxid uhličitý naviaže na minerál. Takýto spôsob pohltenia škodlivého oxidu uhličitého by mohol pomôcť znížiť emisie CO₂. O pozorovaní informuje portál science.ORF.at.
Naviazanie CO₂ na minerál
Ak príde oxid uhličitý do kontaktu s minerálom, nestane sa nič. Ak však do tohto procesu vstúpi voda, dokáže sa CO₂ za určitých podmienok naviazať na povrch minerálu. Vedci z TU vo Viedni pod vedením Giady Franceschiovej ako prví pozorovali tento proces.
Pozorovanie umožnil mimoriadne výkonný prístroj, tzv. atómový silový mikroskop, ktorým disponuje len niekoľko inštitúcií na svete. Tento hi-tech mikroskop zaberajúci takmer celé laboratórium umožňuje vedkyni „posúvať jednotlivé molekuly ako kúsočky puzzle“, píše portál science.ORF.at. Molekuly pritom majú rozmery zodpovedajúce tisícine ľudského vlasu.
Franceschiová a jej tím umiestnili jednotlivé molekuly CO₂ a vody na povrch minerálu s názvom wollastonit. Na záberoch z mikroskopu vedci po prvýkrát sledovali, ako sa oxid uhličitý s vodou spojili s povrchom minerálu. CO₂ sa integroval do kryštalickej štruktúry wollastonitu a stal sa jej súčasťou.
Voda ako katalyzátor
Dlho sa verilo, že premena oxidu uhličitého na karbonátové horniny je výsledkom veľmi zdĺhavých a pomalých procesov. Premena CO₂, ktorý sa priemyselne vstrekuje do pôdy, by podľa toho musela trvať stovky rokov. Výsledky z praxe však ukázali niečo iné. Pri priemyselnom vstrekovaní CO₂ do pôdy sa zistilo, že 60 percent CO₂ sa v priebehu dvoch rokov naviazalo na minerály.
Vedúca projektu z TU vo Viedni Ulrike Dieboldová objasnila: „Ak by sa na to najskôr museli uvoľniť ióny z minerálu, trvalo by to desaťročia alebo storočia.“ Na molekulárnej úrovni teda musel existovať akýsi medzistupeň. Túto funkciu, ako teraz dokázali výskumníci z TU vo Viedni, preberá voda.
Molekuly vody sú v mineráloch veľmi rozšírené, preto v tomto procese zohrávajú významnú úlohu. „Vodu si možno predstaviť ako katalyzátor. Vyvoláva reakciu, ktorá by inak nemohla prebehnúť,“ ozrejmuje Franceschiová. Voda pritom mení štruktúru molekúl CO₂ tak, že sa môžu naviazať na povrch minerálu.
Z laboratória do prírody?
To, čo funguje v laboratóriu, by mohlo fungovať aj v prírode. Jednou z možností uplatnenia by bolo ukladanie CO₂ vo vrstvách minerálov namiesto vypúšťania do atmosféry.
Mineralizácia CO₂, ktorú potvrdili v laboratóriu TU vo Viedni, by bola v tomto smere „geologicky dlhodobým a stabilným riešením“, potvrdzuje geovedec Rainer Abart z Viedenskej univerzity, ktorý sa na výskume podieľal. Zdôrazňuje však, že doteraz nebolo dostatočne preskúmané, ako tieto procesy prebiehajú v prírode. V súčasnosti ešte prebieha základný výskum.
Geovedec tiež upozorňuje na limity metódy a tlmí prehnane optimistické očakávania v tomto smere. „Ak by sme chceli zachytiť alebo uskladniť globálne emisie CO₂, ktoré v súčasnosti dosahujú približne 35 gigaton ročne, potrebovali by sme na to neuveriteľne veľké plochy. Na uskladnenie jedného gramu CO₂ by sme potrebovali wollastonitovú plochu s veľkosťou približne ako futbalové ihrisko. A takú plochu nemáme,“ uviedol pre reláciu ZIB 2 rakúskej verejnoprávnej stanice ORF 2 Rainer Abart z Viedenskej univerzity.
Využitie v niektorých priemyselných sektoroch
Aj napriek tomu by mohla byť metóda jednou z možností, ako uskladniť aspoň časť emisií CO₂. Ide najmä o oblasť priemyslu, ktorý sa z dlhodobého hľadiska len ťažko dekarbonizuje. Patrí sem napríklad výroba cementu, pri ktorej vzniká veľké množstvo emisií CO₂. Ak by sa tieto emisie CO2 mohli ukladať namiesto toho, aby sa vypúšťali do atmosféry, bola by to podľa Abarta „dôležitá a dlhodobo stabilná cesta“ pre tento sektor.
Tím pozostávajúci zo 68 vedcov a vedkýň v nedávno uverejnenej správe varuje, že bez umelého ukladania CO₂ nebude možné splniť stanovené klimatické ciele. V správe vyjadrili požiadavku na väčšie úsilie a rýchlejšie tempo pri vývoji takýchto metód. Autori a autorky tvrdia, že klimatické ciele možno dosiahnuť už len pomocou umelého ukladania CO₂. Pozorovaná mineralizácia tak v sebe ukrýva určitý potenciál, ktorý by bolo možné uplatniť v priemyselnom sektore.
Zatiaľ však nemožno povedať, odkedy a kde by sa mohol objavený mechanizmus uplatniť, respektíve či by sa mohol vôbec uplatniť.
Zdroj: science.ORF.at, ZIB 2, TU Wien
(zh)
