Yeni Teknik: Sıradan Kayaçları Karbon Yakalayan Makinalara Dönüştürüyor

İnsan faaliyetlerinin atmosfere saldığı sera gazları arasında, karbondioksit en önemli emisyon olarak öne çıkıyor. Bu nedenle uzmanlar, fosil yakıt tüketimimizi ciddi şekilde azaltmanın yanı sıra, atmosfere salınan karbondioksiti aktif olarak ortadan kaldırmamız gerektiğini öneriyorlar. Ancak bu, genellikle pahalı ve/veya enerji yoğun olan karbon yakalama teknolojileri ve karbon depolama çözümleri gerektiriyor. Şimdi, Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar, şaşırtıcı derecede pratik bir strateji önerdiler: Bunu bizim için taşlar yapsın.

Şaka yapmıyorlar. Stanford’lu kimyagerler Matthew Kanan ve Yuxuan Chen, mineralleri kalıcı olarak CO2 emen malzemelere dönüştürmek için ısı kullanan bir süreç geliştirdiler. Nature dergisinde Çarşamba günü yayımlanan bir çalışmada ayrıntıları verilen bu süreç, pratik ve düşük maliyetli. Ayrıca, Kanan ve Chen’in yararlı taşları, yaygın bir tarım uygulaması olan kireçleme ihtiyacını karşılıyor, böylece bir taşla iki kuş vurulmuş oluyor.

Çalışmanın kıdemli yazarı Kanan, Stanford’dan yaptığı açıklamada, “Dünya’nın atmosferden CO2’yi uzaklaştırma yeteneğine sahip tükenmez bir mineral kaynağı var, ancak bu doğal olarak insan kaynaklı sera gazı emisyonlarını dengeleyebilecek kadar hızlı tepki vermiyor” dedi. “Çalışmamız bu problemi benzersiz bir şekilde ölçeklenebilir bir şekilde çözüyor.”

Onlarca yıldır bilim insanları, kayaçların CO2 emilimini hızlandırmanın yollarını araştırıyorlar ve bu süreç, yenilmeye kadar yüzlerce, belki de binlerce yıl alabiliyor. Kanan ve Chen, yavaş hava koşullarına maruz kalan mineralleri hızla hava koşullarına dirençli minarellere dönüştürerek bu kodu çözmüş görünüyorlar.

Chen, “İnert [kimyasal olarak reaktif olmayan] silikat minerallerini basit bir iyon değişimi reaksiyonu aracılığıyla aktifleştirmek için yeni bir kimya tasarladık” diye açıkladı. İyonlar, elektrik yüküne sahip atomlar veya atom gruplarıdır. “Bu kadar iyi çalışacağını beklemiyorduk.”

Kanan ve Chen, kireçtaşını (bir sedimanter kayaç) reaktif kimyasal bileşik kalsiyum oksite dönüştüren bir fırın ya da ocak kullanan çimento üretiminden esinlenmişler. Kimyagerler bu süreci tekrarladılar, ancak kumu, ısı ile iyon değişimi yaparak hızla hava koşullarına dönüşüp magnezyum oksit ve kalsiyum silikat oluşturan magnezyum silikat adlı bir malzeme ile değiştirdiler.

“Bu süreç bir çarpan etkisi yaratıyor,” dedi Kanan. “Bir reaktif mineral olan kalsiyum oksit ve daha çok inert olan magnezyum silikattı alıyorsunuz, ve iki reaktif mineral üretiyorsunuz.”

Sonuçlarını test etmek için, Kanan ve Chen, ıslak kalsiyum silikate ve magnezyum oksiti havaya maruz bıraktılar. Haftalar ya da aylar içinde karbonat minerallerine dönüştüler – bu, hava koşulları etkisinin sonucudur.

“Magnezyum oksit ve kalsiyum silikatı geniş arazi alanları üzerine yayarak, ortam havasından CO2’yi uzaklaştırmayı hayal edebilirsiniz,” dedi Kanan. “Şu anda denediğimiz heyecan verici bir uygulama, onları tarım toprağına eklemek.” Bu uygulama, tarım alanlarının aşırı asidik olduğu durumlarda kalsiyum karbonat ekleyerek çözülen bir süreç olan kireçleme için de pratik olabilir.

Kanan, “Ürünümüzü eklemek, çünkü her iki mineral bileşeni de alkali [asit yerine bazik] olduğu için kireçleme ihtiyacını ortadan kaldıracaktır,” diye açıkladı. “Ayrıca, kalsiyum silikat hava etkisine maruz kaldıkça, toprakta bitkilerin alabileceği formda silisyum serbest bırakılır, bu da mahsul verimliliğini ve dirençliliğini artırabilir. İdeal olarak, çiftçiler, çünkü bu mineraller çiftlik verimliliğine ve toprak sağlığına faydalıdır, ve bonus olarak karbon giderimi için ödeme yapacaklardır.”

Yaklaşık bir ton magnezyum oksit ve kalsiyum silikat, atmosfere salınan bir ton CO2’yi emebilir — bu tahmin, kendileri daha az enerji gerektiren fırınların saldığı CO2’yi hesaba katmaktadır.

Bununla birlikte, bu çözümü etkili bir seviyeye ölçeklemek için her yıl milyonlarca ton magnezyum oksit ve kalsiyum silikat gerekecektir. Ancak Chen, olivin veya serpantin gibi magnezyum silikatın doğal rezervlerinin tahminlerinin doğru olduğunu, insan kaynaklı atmosferik CO2’nin tamamını ortadan kaldırmaya ve fazlasını yapmaya yetecek kadar olduğunu belirtiyor. Üstelik, silikatlar, maden atıklarından (maden artıkları) da geri kazanılabilir.

Kanan, “Toplum zaten yılda milyarlarca ton çimento üretmeyi başardı ve çimento fırınları on yıllar boyunca çalışıyor” dedi. “Bu öğrenmeleri ve tasarımları kullanırsak, laboratuvar keşfinden anlamlı bir ölçekte karbon giderimine giden açık bir yol var.”