捕捉碳的巖石|巖石無(wú)機(jī)碳

　　 　　如果這一設(shè)想得到論證，人類只需要輕輕地引導(dǎo)，自然的力量就將為我們清除大氣中過(guò)多的二氧化碳 　　 　　根據(jù)最新研究，地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在中東國(guó)家阿曼和世界上其他一些地區(qū)，有一種巖石能夠大量吸收二氧化碳，形成新的礦物，科學(xué)家認(rèn)為這將有助于減緩全球變暖。
　　這種巖石叫做橄欖巖，是上層地幔中一種主要巖石。橄欖巖一般存在于地下20千米處或更深的地方，由于板塊構(gòu)造迫使―些地幔上升，有的橄欖巖被擠到了地球的表面。比如在阿曼沙漠中就存在很多橄欖巖，這正是紐約哥倫比亞大學(xué)的凱勒曼和梅塔研究的問(wèn)題。
　　
　　自然的一種力量
　　
　　地質(zhì)學(xué)家早已知道，當(dāng)把橄欖巖放在空氣中時(shí)，它會(huì)很快地與二氧化碳反應(yīng)形成像石灰石和大理石一樣堅(jiān)硬的碳酸鹽巖石。為此，有些人曾試圖將橄欖巖磨碎，想用它來(lái)吸收發(fā)電站的排放氣體。但是，經(jīng)證實(shí)這個(gè)過(guò)程太昂貴�，F(xiàn)在，凱勒曼和梅塔提出，可將二氧化碳埋到地下的橄欖巖層中。
　　他們的研究發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》上。研究表明，這些阿曼的橄欖巖遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象，它們一年可以吸收成百上千噸的二氧化碳。而且，通過(guò)打孔和注入等簡(jiǎn)單方法，就能10萬(wàn)倍提高反應(yīng)速度。他們估計(jì)，僅僅利用阿曼地表的橄欖巖，每年就能吸收40億噸二氧化碳。
　　地質(zhì)學(xué)家凱勒曼和地理化學(xué)家梅塔是在阿曼沙漠的野外工作中經(jīng)過(guò)多年研究才做出此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的。他們的研究領(lǐng)域就是暴露的橄欖巖，這些巖石與海岸的階丘、礦脈和其他白色的碳酸鹽類礦物交叉形成于地表。他們發(fā)現(xiàn)，在近代，巖石中的礦物質(zhì)與存在于空氣和水中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)的速度加快了，地下礦脈中的碳酸鹽類增加了10倍。
　　以前人們認(rèn)為，地下礦脈是在隔絕大氣的過(guò)程中形成的，這些巖石距今已經(jīng)有9600萬(wàn)年的年齡了。然而，利用常規(guī)的碳同位素測(cè)定這些巖石的年代，凱勒曼和梅塔卻發(fā)現(xiàn)這些地下礦脈相當(dāng)年輕，平均只有2.6萬(wàn)年，而且還在積極地與富含二氧化碳的地下水形成向下滲透的巖層。
　　接觸到二氧化碳的橄欖石會(huì)變成碳酸鈣和碳酸鎂的巖石�？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在阿曼，每年都這樣自然而然地消耗成百上千噸的二氧化碳。
　　蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院分離過(guò)程實(shí)驗(yàn)室主任馬澤蒂說(shuō)，哥倫比亞研究人員的策略很有吸引力，因?yàn)檫@樣儲(chǔ)存大量二氧化碳看上去很有潛力。
　　
　　兩種實(shí)施方案
　　
　　在天然橄欖巖的形成過(guò)程中，會(huì)捕捉地下礦脈網(wǎng)中的二氧化碳。橄欖巖中包括大量橄欖石，橄欖石是一種包含鎂、硅和氧的礦物。地下水和橄欖石發(fā)生反應(yīng)，水中就溶解了大量的鎂和碳酸氫鹽――吸收二氧化碳反應(yīng)而來(lái)。隨著水繼續(xù)往巖石深處滲透，鎂、碳和氧的沉淀物從溶液中析出，形成碳酸鎂，也叫做菱鎂礦。橄欖石也可形成包含鈣、鎂、碳和氧的白云石。當(dāng)成為菱鎂礦和白云石的形式時(shí)，巖石的總體積會(huì)增加大約44%，這將引起巖石通體爆裂，產(chǎn)生直徑小于50微米的縫隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。巖石的開(kāi)裂使得水進(jìn)一步滲透，從而吸收更多的二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)。
　　經(jīng)過(guò)計(jì)算，研究人員認(rèn)為，這一自然過(guò)程可以被戲劇化地加速。利用經(jīng)常在石油工業(yè)中應(yīng)用的技術(shù)，可以讓這種巖石進(jìn)一步破裂，增加反應(yīng)的表面積。從發(fā)電廠捕捉的二氧化碳可以被泵入巖石，使之形成碳酸鹽。加熱巖石會(huì)增加反應(yīng)速度，而且，由于反應(yīng)本身是產(chǎn)熱的，一旦其到達(dá)一定的反應(yīng)速度，就變成了一個(gè)自我維持的反應(yīng)。啟動(dòng)這種自我維持反應(yīng)需要將巖石加熱到185oC，可以在巖石龜裂過(guò)程中完成加熱。計(jì)算結(jié)果：在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，l立方千米的巖石每年可儲(chǔ)存10億噸二氧化碳。
　　研究人員還提出一個(gè)既無(wú)需運(yùn)輸二氧化碳又不用加熱巖石的碳隔離對(duì)策。他們將巖石形成的地點(diǎn)放在離阿曼海岸不遠(yuǎn)的淺海中，利用石油工業(yè)中現(xiàn)有的技術(shù)給石頭鉆孔，造成巖石破裂。他們一般給巖石打兩個(gè)孔，在一個(gè)孔中泵入冷海水。地球本身的產(chǎn)熱此時(shí)將產(chǎn)生作用，這些橄欖巖延伸到地表下5千米，越是向下溫度越高。由于巖石的溫度隨著深度而增加，當(dāng)水被灌進(jìn)孔中，它們也會(huì)逐漸變熱，直到接近185oC。二氧化碳會(huì)自然地溶解于水，然后變成沉淀從溶液中析出。熱水最終將流過(guò)巖石縫隙到達(dá)第二個(gè)鉆孔，通過(guò)對(duì)流可以上升到表面。這些海水可以很快吸收更多的二氧化碳，因?yàn)闇\水能將大氣混合進(jìn)來(lái)。
　　不過(guò)，二氧化碳的濃度在海水中有所限制，采用這種辦法，l立方千米的巖石一年只能吸收100萬(wàn)噸的二氧化碳。但因?yàn)闊o(wú)需運(yùn)輸二氧化碳和額外花錢(qián)加熱巖石，凱勒曼認(rèn)為我們可能讓它在大面積的巖石上發(fā)生作用，從而每年為地球減少幾十億噸二氧化碳。
　　
　　等待更充分的試驗(yàn)
　　
　　馬澤蒂表示，從概念上講，這些都沒(méi)錯(cuò)。但問(wèn)題是這些方法在實(shí)踐上是不是真的行得通。馬澤蒂認(rèn)為這些概念還需要用大規(guī)模實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。
　　梅塔說(shuō):“很幸運(yùn)，在海灣地區(qū)存在這種巖石。”的確，世界上絕大多數(shù)石油和天然氣都來(lái)自這里，而且，阿曼正在建設(shè)一個(gè)新的燃?xì)獍l(fā)電廠，到時(shí)候這個(gè)電廠所產(chǎn)生的二氧化碳可以全部埋到石頭中。
　　也許這些巖石有望成為海灣地區(qū)能源工業(yè)最便捷的碳匯。橄欖巖也存在于世界上其他地區(qū)的地表，比如一些太平洋上的巴布亞新幾內(nèi)亞和喀里多尼亞、希臘和克羅地亞海岸，另外，美洲大陸也有少量分布。
　　能吸碳的巖石可能還不止一種，梅塔現(xiàn)正在冰島的一個(gè)新項(xiàng)目中研究火山玄武巖，這種巖石也能吸收二氧化碳。（呂靜）
　�。ㄕ�自《中國(guó)新聞周刊》2008年第46期）

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