El color rojo indica que la probabilidad de aparición de electrones de valencia es del 100 por ciento, el color azul significa que no existen electrones en el área, y el color verde significa electrón-gas libre que indica el borde de los enlaces covalentes. Rojo, las bolas azules y marrones representan oxígeno, átomos de silicio y carbono, respectivamente. Crédito:Instituto Internacional para la Investigación de Energía Neutral en Carbono (I²CNER), Universidad de Kyushu
La humanidad necesita mejorar cuando se trata de reducir las emisiones de carbono para prevenir los peores efectos del cambio climático. Si el mundo va a cumplir con el objetivo mínimo del IPCC de mantener los aumentos de temperatura global por debajo de 1,5 ° C, todas las vías posibles para el CO 2 debe explorarse la remediación.
La captura geológica puede jugar un papel importante aquí. Las rocas y los sedimentos subterráneos de nuestro planeta ofrecen un vasto espacio potencial para el almacenamiento de carbono a largo plazo. Para apoyar esto, un estudio computacional reciente de un grupo internacional liderado por japoneses en la Universidad de Kyushu muestra cómo el dióxido de carbono atrapado se puede convertir en minerales inofensivos.
Las rocas debajo de la superficie de la tierra son muy porosas, y atrapar implica inyectar CO 2 en los poros después de recogerlo de su fuente de emisión. Aunque CO 2 generalmente se considera demasiado estable para reaccionar químicamente con la roca, puede adherirse firmemente a la superficie por adsorción física. Eventualmente se disuelve en agua, formando ácido carbónico, que puede reaccionar con metales acuosos para formar minerales de carbonato.
"La mineralización es el método más estable de CO a largo plazo 2 almacenamiento, bloqueo de CO 2 en una forma completamente segura que no se puede volver a emitir, "explica Jihui Jia del Instituto Internacional para la Investigación de Energía Neutral en Carbono (I 2 CNER), Universidad de Kyushu, primer autor del estudio. "Alguna vez se pensó que esto tomaría miles de años, pero ese punto de vista está cambiando rápidamente. Las reacciones químicas no se comprenden completamente porque son muy difíciles de reproducir en el laboratorio. Aquí es donde entra en juego el modelado ".
Como se informó en La Revista de Química Física C , Las simulaciones se realizaron inicialmente para predecir lo que sucede cuando el dióxido de carbono choca con una superficie de cuarzo escindida:cuarzo (SiO 2 ) siendo abundante en la corteza terrestre. Cuando se reprodujeron las trayectorias de simulación, El co 2 se vieron moléculas dobladas desde su forma lineal O =C =O para formar CO trigonal 3 unidades unidas con el cuarzo.
En una segunda ronda de simulaciones, H 2 Se agregaron moléculas de O para imitar el "agua de formación" que a menudo está presente debajo de los sitios de perforación de petróleo y gas. Curiosamente, El h 2 O moléculas atacaron espontáneamente el CO reactivo 3 estructuras, romper los enlaces Si-O para producir iones carbonato. Al igual que el ácido carbónico, Los iones de carbonato pueden reaccionar con cationes metálicos disueltos (como Mg 2 + , California 2 + , y Fe 2 + ) para unir carbono permanentemente en forma mineral.
Juntos, las simulaciones muestran que ambos pasos de CO 2 la mineralización, la carbonatación (unión a la roca) y la hidrólisis (reacción con el agua), son favorables. Es más, Los iones de carbonato libres pueden obtenerse mediante hidrólisis. no solo por disociación del ácido carbónico como se suponía. Estos conocimientos se basaron en una forma sofisticada de dinámica molecular que modela no solo las colisiones físicas entre átomos, pero transferencia de electrones, la esencia de la química.
"Nuestros resultados sugieren algunas formas de mejorar la captura geológica, "dice el autor principal del estudio, Takeshi Tsuji." Para que el cuarzo capture CO 2 , debe ser una superficie hendida, por lo que los átomos de silicio y oxígeno tienen enlaces "colgantes" reactivos. En la vida real, sin embargo, la superficie podría estar protegida por enlaces de hidrógeno y cationes, lo que evitaría la mineralización. Necesitamos una forma de eliminar esos cationes o deshidrogenar la superficie ".
Crece la evidencia de que capturó el CO 2 puede mineralizarse mucho más rápido de lo que se creía anteriormente. Si bien esto es emocionante, el artículo de Kyushu subraya lo compleja y delicada que puede ser la química. Por ahora, el grupo recomienda más estudios sobre otras rocas abundantes, como el basalto, para trazar el papel que puede desempeñar la trampa geoquímica en el mayor desafío técnico que enfrenta la civilización.
