Les scientifiques de l'environnement testant la réduction du dioxyde de carbone utilisent des flux de basalte souterrains pour contenir et convertir le gaz en un minéral inerte. Une nouvelle série d'expériences menées à l'Université de Washington donne une nouvelle, regard précis sur le processus. Crédit :Joe Angeles/Université de Washington
Lorsque les combustibles fossiles sont brûlés, du dioxyde de carbone (CO2) est émis. Au fur et à mesure que le gaz monte et devient piégé dans l'atmosphère, il retient la chaleur dans le cadre d'un processus appelé effet de serre. L'augmentation des températures associée à l'effet de serre peut provoquer la fonte des calottes glaciaires, l'élévation du niveau de la mer et une perte d'habitat naturel pour les espèces végétales et animales.
Les scientifiques de l'environnement essayant d'atténuer les effets du CO2 ont expérimenté l'injecter profondément sous terre, où il est piégé. Ces essais ont principalement eu lieu dans des aquifères gréseux, cependant, le CO2 injecté reste principalement présent sous forme de bulle qui peut remonter à la surface s'il y a fracture dans la formation de coiffage. Une approche différente utilisant des flux de basalte comme sites d'injection, principalement sur le site de CarbFix en Islande et dans l'État de Washington, a donné des résultats spectaculaires. Les métaux du basalte ont la capacité de transformer le CO2 en un minéral inerte solide en quelques mois. Alors que la nouvelle méthode est prometteuse, les injections souterraines peuvent être imprécises, difficile à suivre et à mesurer.
Maintenant, de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'Université de Washington à St. Louis mettent en lumière ce qui se passe sous terre lorsque du CO2 est injecté dans le basalte, illustrant précisément à quel point la roche volcanique pourrait être efficace en tant qu'agent de réduction des émissions de CO2. La recherche, dirigé par Daniel Giammar, le Walter E. Browne Professor of Environmental Engineering à la School of Engineering &Applied Science, a été menée en collaboration avec des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory et Philip Skemer, professeur agrégé de sciences de la terre et des planètes en Arts &Sciences à l'Université de Washington.
« Dans un site de terrain, vous injectez le dioxyde de carbone dedans, et c'est un système très ouvert, " Giammar a déclaré. "Vous ne pouvez pas obtenir une bonne contrainte en termes d'estimation de capacité. Vous savez que vous avez fait du carbonate à partir du CO2, mais vous ne savez pas vraiment combien. Dans le laboratoire, nous avons des limites bien définies."
Les roches basaltiques comme celles-ci peuvent piéger le gaz CO2 et le convertir en un minéral inerte. De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'Université de Washington à St. Louis montrent la vitesse à laquelle le processus se déroule. Crédit :Joe Angeles/Université de Washington
Pour obtenir plus de clarté, regard quantifiable sur les taux de piégeage du carbone dans le basalte, Giammar a collecté des échantillons de la roche de l'État de Washington, où les chercheurs ont précédemment injecté mille tonnes de gaz CO2 profondément sous terre dans un flux de basalte. Il a placé les roches dans de petits réacteurs qui ressemblent à des mijoteuses pour simuler des conditions souterraines, puis injecté du CO2 pour tester les variables impliquées dans le processus de carbonisation.
"Nous l'avons fait réagir dans des conditions de pression et de température similaires à ce qu'ils avaient sur le terrain, sauf que nous faisons tous les nôtres dans un petit récipient scellé, " a déclaré Giammar. " Nous savons donc combien de dioxyde de carbone est entré et nous savons exactement où tout cela est allé. Nous pouvons ensuite regarder toute la roche et voir combien de carbonate s'est formé dans cette roche. "
Le laboratoire a conservé le basalte dans les pressuriseurs et a assuré le suivi, en utilisant l'imagerie 3D pour analyser leurs espaces poreux à six semaines, 20 semaines et 40 semaines. Ils ont pu observer à chaque instant le CO2 se précipiter en minéraux, les vides exacts dans le basalte qu'il remplissait, et les endroits précis dans la roche où le processus de carbonisation a commencé.
Une fois toutes les données collectées et analysées, Giammar et son équipe ont prédit que 47 kilogrammes de CO2 peuvent être convertis en minéraux à l'intérieur d'un mètre cube de basalte. Cette estimation peut maintenant être utilisée comme référence pour l'augmentation, quantifier la quantité de CO2 pouvant être convertie efficacement dans des zones entières de flux de basalte.
"Les gens ont fait des enquêtes sur les flux de basalte disponibles, ", a déclaré Giammar. "Ces données nous aideront à déterminer celles qui pourraient réellement être réceptives à l'injection de CO2, et ensuite nous aider également à déterminer la capacité. C'est gros. Cela représente des années et des années d'émissions de CO2 aux États-Unis."
