地质普通岩石中的二氧化碳矿化 用于碳储存

在减少碳排放以防止气候变化的最坏影响方面，人类需要改进。如果世界是满足IPCC的最小保持温度低于1.5℃的全球温度上升的目标，对于CO每一个可能的途径2的补救必须探索。

地质诱捕在这里可以发挥重要作用。我们星球的地下岩石和沉积物为长期碳储存提供了巨大的潜在空间。为了支持这一点，九州大学领导的国际小组最近进行的一项计算研究表明，如何将被困二氧化碳转化为无害矿物质。

地球表面之下的岩石是高度多孔的，并且捕集涉及将CO2进入孔隙从其发射源收集它之后。尽管通常认为CO2太稳定而不能与岩石发生化学反应，但它可以通过物理吸附与表面紧密结合。最终它溶于水，形成碳酸，碳酸可与含水金属反应形成碳酸盐矿物质。

“矿化是长期CO的最稳定的方法2存储，CO锁定2到不能被重新发射的完全安全的形式，”国际研究所碳中性能源研究(I2CNER)的吉会佳解释，九州大学，该研究的第一作者。“这曾经被认为需要数千年的时间，但这种观点正在迅速发生变化。化学反应尚未完全理解，因为它们很难在实验室中重现。这就是建模的用武之地。”

据“物理化学杂志”C报道，最初进行的模拟是为了预测当二氧化碳与裂解的石英表面碰撞时会发生什么 - 石英(SiO2)在地壳中很多。当回放模拟轨迹时，看到CO2分子从它们的线性O = C = O形状弯曲以形成与石英结合的三角形CO3单元。

在第二轮模拟中，添加H2O分子以模拟通常存在于石油和天然气钻探地点下方的“地层水”。有趣的是，H2O分子自发地攻击反应性CO3结构，破坏Si-O键以产生碳酸根离子。就像碳酸一样，碳酸根离子可以与溶解的金属阳离子(如Mg2 +，Ca2 +和Fe2 +)反应，使碳永久地结合成矿物形式。

总之，模拟结果表明，CO2矿化的两个步骤- 碳酸化(与岩石结合)和水解(与水反应) - 都是有利的。此外，游离碳酸根离子可以通过水解制备，而不仅仅是曾经假设的碳酸离解。这些见解依赖于一种复杂的分子动力学形式，不仅可以模拟原子之间的物理碰撞，还可以模拟电子转移，即化学的本质。

“我们的研究结果提出了一些改善地质诱捕的方法，”研究的主要作者Takeshi Tsuji说。“对于石英来捕获CO2，它必须是一个裂开的表面，因此，硅和氧原子具有反应性的‘悬空’键。在现实生活中，然而，所述表面可能通过氢键和阳离子，这将防止矿化保护。我们需要一种方法去除那些阳离子或使表面脱氢。“

证据已经越来越多地捕获CO2可以矿化速度远远超过以前认为的。虽然这很令人兴奋，但九州论文强调了化学成分的复杂性和微妙性。目前，该小组建议进一步研究其他丰富的岩石，如玄武岩，以确定地球化学诱捕在文明面临的最大技术挑战中可以发挥的作用。

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