Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Geology wykazało, że wygasły wulkan u wybrzeży Portugalii może przechowywać od 1,2 do 8,6 gigaton dwutlenku węgla, co odpowiada około 24-125 latom emisji przemysłowych tego kraju. Według Global CCS Institute w 2022 r. z atmosfery usunięto łącznie 42,6 megaton (0,0426 gigaton) dwutlenku węgla w ramach międzynarodowych wysiłków wychwytywania i składowania dwutlenku węgla. Nowe badanie sugeruje, że wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla w podwodnych wulkanach na morzu może być obiecującym nowym kierunkiem usuwania i magazynowania znacznie większych ilości gazów cieplarnianych z atmosfery.
„Wiemy, że większość krajów, w tym Portugalia, podejmuje wysiłki na rzecz dekarbonizacji gospodarki i naszej działalności ludzkiej, to jest wiadomość, że może to być jeden z instrumentów rozwiązania problemu” – mówi Ricardo Pereira, geolog z NOVA School of Nauki i Technologii oraz współautor badania.
Przechowywanie dwutlenku węgla w wygasłym wulkanie opierałoby się na procesie znanym jako „mineralne nasycanie dwutlenkiem węgla in situ”. W tym procesie dwutlenek węgla reaguje z pierwiastkami w niektórych rodzajach skał, tworząc nowe minerały, które bezpiecznie i trwale magazynują dwutlenek węgla. Pierwiastki takie jak wapń, magnez i żelazo łączą się z dwutlenkiem węgla, tworząc odpowiednio minerały kalcyt, dolomit i magnezyt. Skały zawierające duże ilości wapnia, żelaza i magnezu są idealnymi kandydatami do tego procesu – na przykład wulkaniczne bazalty, które tworzą większość dna morskiego. Wiedząc o tym, badacze zajęli się przybrzeżnym wulkanem z kilku powodów – struktura wulkanu mogłaby zapewnić idealną architekturę do zatłaczania i magazynowania węgla, skały są odpowiedniego typu do zachodzących reakcji, a lokalizacja nie jest zbyt blisko duże populacje, ale też niezbyt daleko.
Większość projektów wychwytywania dwutlenku węgla polegała na wtryskiwaniu dwutlenku węgla do porowatych basenów sedymentacyjnych, które są uszczelnione, aby zapobiec migracji gazu ze zbiorników. W takich przypadkach węgiel w końcu zacznie tworzyć minerały, ale tylko w dłuższych okresach czasu – od dziesięcioleci do stuleci. W 2016 roku naukowcy opublikowali wyniki, zgodnie z którymi 95% dwutlenku węgla wstrzykniętego do podziemnych bazaltów na Islandii uległo mineralizacji w ciągu zaledwie dwóch lat. Znacznie krótszy czas mineralizacji sprawia, że proces jest bezpieczniejszy i bardziej efektywny – po zmagazynowaniu węgla w minerałach problemy takie jak potencjalne wycieki nie stanowią już problemu.
Davide Gamboa, geolog z Uniwersytetu w Aveiro i współautor badania, wyjaśnia: „Tym, co sprawia, że karbonizacja minerałów jest naprawdę interesująca, jest czas. jest trwały”.
Naukowcy zbadali potencjał magazynowania w starożytnym wulkanie Fontanelas, który jest częściowo zakopany ~100 kilometrów od Lizbony, ze szczytem ~1500 metrów poniżej poziomu morza.
Aby oszacować potencjalną ilość dwutlenku węgla, który mógłby być składowany w tym miejscu, autorzy wykorzystali badania sejsmiczne 2D i 3D podwodnego wulkanu, które powstały podczas poszukiwań ropy naftowej na morzu, a także dane z próbek pobranych z tego obszaru w 2008 r. Pogłębione próbki zawierały naturalnie utworzone minerały węglanowe, co wskazuje, że reakcje chemiczne wymagane do magazynowania węgla już zachodzą i że celowe próby mineralizacji węgla w tych skałach powinny zakończyć się sukcesem. Próbki miały również do 40% przestrzeni porów – co oznacza, że w skałach znajdują się przestrzenie, w których dwutlenek węgla może zostać wstrzyknięty i zmineralizowany. Naukowcy wskazują również, że warstwy o niskiej przepuszczalności sfotografowane wokół zboczy wulkanu mogą pomóc w zatrzymaniu dwutlenku węgla, zanim zostanie on zmineralizowany.
Chociaż badanie to wykazało dużą potencjalną zdolność magazynowania węgla w wulkanie Fontanelas, autorzy podkreślają, że wiele innych miejsc na całym świecie może mieć podobne przybrzeżne wulkany, które mogą być kandydatami do wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.