Während die Welt auf umweltfreundlichere Energiequellen umsteigt, steigt die Nachfrage nach den in diesen neuen Technologien verwendeten Metallen. Aber wie kann man die Bergbauindustrie ausbauen und gleichzeitig die CO2-Emissionen im Zaum halten?
Eine neue Studie mit Beteiligung von Wissenschaftlern der University of Alberta und der Universität Bern (Schweiz) könnte die Antwort liefern. Mithilfe der Canadian Light Source (CLS) der University of Saskatchewan (USask) haben die Forscher herausgefunden, wie man CO2 am besten einfangen und speichern kann. Dabei kommt Brucit zum Einsatz, ein Mineral, das in bestimmten Bergbauabfällen und geologischen Umgebungen vorkommt. Ihre Arbeit könnte dazu beitragen, den Bergbau nachhaltiger zu gestalten.
„Wir nehmen atmosphärisches CO2 … und versuchen, dieses CO2 in einer mineralischen Phase einzuschließen, die über die Zeit stabil ist“, sagt Colton Vessey, ein Doktorand am Environmental Economic Geology Laboratory (EEGL) der University of Alberta, der die Forschung leitete. Die Ergebnisse des Teams sind veröffentlicht im Journal Umweltwissenschaft und -technologie.
Brucit ist ein festes Mineral, das Treibhausgase über viele tausend Jahre einfangen kann, sagt Dr. Sasha Wilson, Forschungsleiterin am EEGL. „Mehr als 90 % des Kohlendioxids auf der Erde sind in Gesteinen in den Kristallstrukturen von Karbonatmineralien eingeschlossen, und aus diesen bestehen die Rocky Mountains größtenteils“, sagt Wilson, Canada Research Chair in Biogeochemie nachhaltiger Mineralressourcen und Leiterin des EEGL in der Abteilung für Erd- und Atmosphärenwissenschaften der Universität Alberta.
Vessey, Wilson und ihre Mitarbeiter untersuchten, wie sich der Eisengehalt im Brucit auf die Effizienz der Kohlenstoffbindung auswirkt und ob auch die umgebende Umwelt seine Fähigkeit zur dauerhaften Kohlenstoffspeicherung verändert.
„Wenn man versucht, Kohlendioxid in normaler Luft zu binden, verwandelt sich das Eisen in Rost, anstatt Kohlendioxid zu binden“, sagt Wilson. In sauerstofffreien Umgebungen war das Eisen jedoch viel effektiver bei der Bindung von Kohlenstoff. „Jetzt können wir uns Umgebungen ansehen, die wir vorher vielleicht nicht in Betracht gezogen hätten, wie etwa tief unter der Erde in Lagerstätten für Minenabfälle.“
Die HXMA-Strahllinie am CLS ermöglichte es den Forschern von UAlberta und UBern, Mineralien zu analysieren, die mit herkömmlichen Methoden nicht nachweisbar waren, und die Gesamteffizienz der Kohlenstoffabscheidung unter verschiedenen Bedingungen zu berechnen. Die Forschung, sagt Vessey, legt den Grundstein dafür, dass Bergbaustandorte eines Tages schädliche Emissionen sicher und stabil unter der Erde lagern können.
Mehr Informationen:
Colton J. Vessey et al, Einfluss der Eisensubstitution und der Lösungszusammensetzung auf die Brucitkarbonatisierung, Umweltwissenschaft und -technologie (2024). DOI: 10.1021/acs.est.3c08708