เว็บตรงนักวิทยาศาสตร์สร้างแร่ธาตุในห้องแล็บดักจับคาร์บอนไดออกไซด์

เทคนิคใหม่ช่วยเร่งการก่อตัวของแร่ที่เรียกว่าแมกนีไซต์ เว็บตรงซึ่งโดยธรรมชาติแล้ว จะจับและกักเก็บก๊าซเรือนกระจก CO 2 ไว้เป็นจำนวน มาก และกระบวนการนี้สามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้องในห้องปฏิบัติการ นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 14 สิงหาคมที่งานประชุมด้านธรณีเคมีของ Goldschmidt ซึ่งจัดขึ้นที่บอสตัน หากแร่สามารถผลิตได้ในปริมาณมาก สักวันหนึ่งวิธีนี้อาจช่วยต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้

Ian Power นักธรณีวิทยาสิ่งแวดล้อมแห่งมหาวิทยาลัย Trent 

ในเมืองปีเตอร์โบโร ประเทศแคนาดา กล่าวว่า “คาร์บอนจำนวนมากบนโลกถูกกักเก็บไว้ในแร่ธาตุคาร์บอเนต เช่น หินปูน” “โลกรู้วิธีกักเก็บคาร์บอนตามธรรมชาติและทำเช่นนี้ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา แต่ตอนนี้เราปล่อย CO 2 ออกมามาก จนโลกตามไม่ทัน”

นักวิจัยได้ค้นหาวิธีการเพิ่มความจุของโลกในการกักเก็บ CO 2 ( SN: 6/5/10, p. 16 ) เทคนิคหนึ่งที่เป็นไปได้: แยกก๊าซ CO 2โดยแปลงเป็นแร่ธาตุคาร์บอเนต แมกนีเซียมหรือแมกนีเซียมคาร์บอเนตเป็นแร่ธาตุที่มีความเสถียรซึ่งสามารถเก็บ CO 2ได้ตามธรรมชาติ: แมกนีเซียมหนึ่งเมตริกตันสามารถบรรจุก๊าซเรือนกระจกได้ประมาณครึ่งเมตริกตัน

แต่แมกนีเซียมไม่ได้สร้างได้เร็ว อย่างน้อยก็ไม่ใช่ที่พื้นผิวโลก นักวิจัยคนก่อน ๆ ได้พิจารณาสูบ CO 2เข้าไปในส่วนลึกของโลก ซึ่งอุณหภูมิและความดันสูงสามารถเร่งปฏิกิริยาของแก๊สด้วยหินชั้นบนที่มีแมกนีเซียมที่เรียกว่าโอลิวีน แต่ยังคงมีอุปสรรคมากมายในการทำให้แนวคิดนี้ในเชิงพาณิชย์ รวมถึงการหาตำแหน่งที่เหมาะสมในการแทรก CO 2เพื่อผลิตแมกนีเซียมจำนวนมากและค่าใช้จ่ายในการขนส่งและการจัดเก็บก๊าซ

อีกทางเลือกหนึ่งคือพยายามทำแมกนีเซียมในห้องปฏิบัติการ 

แต่ที่อุณหภูมิห้องอาจใช้เวลานานมาก สถานที่แห่งหนึ่งที่แมกนีไซต์ก่อตัวขึ้นตามธรรมชาติที่พื้นผิวโลกอยู่ในแอ่งที่แห้งแล้งที่เรียกว่าพลายาส (playas) ทางตอนเหนือของรัฐบริติชโคลัมเบีย จากการทำงานก่อนหน้านี้ที่ไซต์ดังกล่าว Power และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พิจารณาแล้วว่าน้ำใต้ดินที่ไหลเวียนผ่านหินปกคลุมในอดีต เช่น โอลิวีน ในภูมิภาคนี้จะมีแมกนีเซียมและไอออนคาร์บอเนตเพิ่มขึ้น ในที่สุดอิออนจะทำปฏิกิริยากลายเป็นแมกนีไซต์ซึ่งเกาะตัวจากน้ำ ในบริติชโคลัมเบีย กระบวนการนี้เริ่มต้นขึ้นเมื่อ 11,000 ปีก่อน Power กล่าว “เรารู้ว่ามันช้า แต่ไม่มีใครเคยวัดอัตรานี้”

ภายใต้อุณหภูมิที่สูงมาก นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแมกนีเซียมในห้องปฏิบัติการได้อย่างรวดเร็ว โดยใช้โอลีวีนเป็นวัตถุดิบ แต่กระบวนการนั้นใช้พลังงานมาก Power กล่าวและอาจมีค่าใช้จ่ายสูง

ทีมงานของ Power พบว่าปัญหาในการทำแมกนีไซต์อย่างรวดเร็วคือน้ำเข้าไปขวางทาง เพื่อสร้างหินในห้องปฏิบัติการ Power และเพื่อนร่วมงานใส่แมกนีเซียมไอออนลงไปในน้ำ เมื่อแมกนีเซียมไอออน — อะตอมที่มีประจุเนื่องจากการได้รับหรือสูญเสียของอิเล็กตรอน— ถูกใส่ลงไปในน้ำเพื่อสร้างแมกนีไซต์ โมเลกุลของน้ำเองมักจะล้อมรอบไอออน “เปลือก” ของโมเลกุลของน้ำขัดขวางความสามารถของแมกนีเซียมในการจับกับคาร์บอเนตไอออนเพื่อสร้างแมกนีไซต์ “เป็นการยากที่จะขจัดโมเลกุลของน้ำเหล่านั้นออกไป” พาวเวอร์กล่าว “นั่นเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้แมกนีเซียมก่อตัวช้ามาก”

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Power และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้โพลีสไตรีนไมโครสเฟียร์ขนาดเล็กหลายพันชิ้น แต่ละอันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 ไมโครเมตร เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเร่งปฏิกิริยา ไมโครสเฟียร์เคลือบด้วยคาร์บอกซิล ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีประจุลบซึ่งสามารถดึงโมเลกุลของน้ำออกจากแมกนีเซียม ปลดปล่อยให้เป็นอิสระเพื่อจับกับไอออนของคาร์บอเนต ด้วยไมโครสเฟียร์เหล่านี้ Power กล่าวว่านักวิจัยสามารถสร้างแมกนีเซียมได้ในเวลาเพียง 72 วัน ในทางทฤษฎี เขาเสริมว่าไมโครสเฟียร์ก็สามารถนำมาใช้ซ้ำได้เช่นกัน เนื่องจากการทดลองไม่ได้ใช้ทรงกลมจนหมด

ผลลัพธ์นั้นไม่ได้หมายความว่าเทคนิคนี้พร้อมสำหรับช่วงเวลาไพรม์ไทม์ Power กล่าว จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ผลิตแมกนีเซียมเพียงเล็กน้อยในห้องแล็บ — ประมาณหนึ่งไมโครกรัมหรือประมาณนั้น “เราอยู่ไกลจากการขยายขนาด” หรือทำให้เทคโนโลยีใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์

“สิ่งที่เราได้แสดงให้เห็นก็คือ มันสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้อง” พาวเวอร์สกล่าว เมื่อได้สาธิตการพิสูจน์แนวคิดแล้ว ทีมงานก็สามารถสำรวจขั้นตอนต่อไปได้ “เราต้องการทำความเข้าใจวิทยาศาสตร์พื้นฐานบางอย่างให้ดีขึ้น” ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของแมกนีเซียม เขากล่าวเสริม

“ผลลัพธ์ที่ได้ทำให้ฉันประหลาดใจมาก” Patricia Dove นักธรณีเคมีที่ Virginia Tech ใน Blacksburg กล่าว คำถามมากมายยังคงมีอยู่ว่ากระบวนการนี้คุ้มค่าและประหยัดพลังงานเพียงใด แต่สิ่งนี้ “น่าสนใจมากอย่างแน่นอน”เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง