Никель и кобальт хотят добывать закачкой углекислого газа под землю
Закачка углекислоты в горные породы на большой глубине может превратить этот парниковый газ в минеральную форму, навсегда изолировав его от атмосферы. Этот же процесс можно использовать для одновременного извлечения ценных металлов, применяемых в технологиях чистой энергетики.
«Благодаря такой "хирургической" добыче на глубине мы можем оставить там то, что нам не нужно, и поднять на поверхность то, что необходимо», — объясняет химик Куин Миллер из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) в штате Вашингтон.
Миллер и его коллеги заинтересовались этой идеей после того, как обнаружили, что закачка CO₂ в некоторые виды магматических пород высвобождает никель, кобальт и другие металлы, одновременно минерализуя углекислый газ. Они предположили, что затем можно извлечь эти металлы, вводя химические соединения, которые избирательно связываются с ними. Обогащенный металлами рассол можно откачать через отдельную скважину и очистить на поверхности.
Были проведены лабораторные эксперименты и полевые испытания, чтобы изучить, как эта реакция может протекать в реальных горных породах на глубине около 800 метров. Их результаты обнародованы в статье на сервере препринтов EarthArXiv.
Испытания подтвердили ожидаемую химическую реакцию, и теперь команда переходит к тестированию процесса извлечения в реальных скважинах. «Мы начинаем проводить геофизический мониторинг и пробные закачки», — сообщил химик Набаджит Лахири из PNNL.
Большая часть их работы сосредоточена на ультраосновных магматических породах, богатых оливином — минералом, содержащим никель и кобальт, а также магний и кальций, которые связывают CO₂. Эти породы составляют основную часть земной мантии и встречаются близко к поверхности во многих регионах мира.
На основе лабораторных испытаний исследователи подсчитали, что этот метод может обеспечить огромные объемы металлов. По их консервативным оценкам, один кубический километр ультраосновной породы может дать 500 000 тонн никеля и 21 000 тонн кобальта с одновременной утилизацией 100 миллионов тонн CO₂. С учетом выбросов, образующихся в процессе, это эквивалентно удалению более 200 кг углерода на каждый килограмм добытого никеля — что делает добычу углеродно-отрицательной.
Никель и кобальт — ключевые компоненты современных аккумуляторов, и растущий спрос на эти металлы привел к увеличению экологически вредной добычи во многих регионах мира. Ограниченные запасы также побуждают к поиску новых способов добычи, включая неожиданные идеи, такие как извлечение металлов из накапливающих их растений или водорослей.
Ранее Фэй Ван из Университета Лаваля в Канаде и его коллеги предлагали аналогичный подход для извлечения металлов из измельченного оливина, оставшегося после предыдущих горных работ. Новая идея испытать метод под землей перспективна, считает ученый. Однако, по его словам, будет сложно обеспечить достаточное взаимодействие оливина с CO₂ в массиве твердой породы. Кроме того, извлечение низких концентраций металлов из рассола после его подъема на поверхность может оказаться трудной задачей.
Еще одна проблема — необходимость откачивать рассол с металлами, не захватывая при этом CO₂, который нужно хранить, добавил Рафаэль Сантос из Гуэлфского университета в Канаде. Хотя он согласен, что общие оценки потенциала метода выглядят правдоподобно, реальные породы могут сильно различаться по качеству. «Сомневаюсь, что эту технологию можно применять повсеместно», — пояснил эксперт.
Из угольной золы получили важный металл — экологичная разработка российских ученых
В Исландии открылся крупнейший в мире завод по улавливанию углекислого газа из воздуха