Důmyslně zrychlená výroba magnezitu umožní dlouhodobé ukládání CO2  
Magnezit, minerál z uhličitanu hořečnatého, vzniká v přírodě stovky až tisíce let. S polystyrenovými mikrokuličkami to je možné urychlit na dva měsíce a pár dní. Magnezit přitom spolyká spoustu oxidu uhličitého z atmosféry.

 

Krystal magnezitu o velikost 4 mikrony. Kredit: Ian Power.
Krystal magnezitu o velikost 4 mikrony. Kredit: Ian Power.

Svět se stále obává oxidu uhličitého. Není divu, jeden uhlík a dva kyslíky, to zní strašidelně. Lidská civilizace shodou okolností přifukuje do atmosféry stále více tohoto podivuhodného plynu a zároveň se děsí toho, že tím pádem planetu otepluje. Mnozí lidé by oxid uhličitý nejraději odstranili z atmosféry a pohřbili ho. Jenomže to není tak snadné, zvlášť pokud by to mělo fungovat ve velkém a ekonomicky snesitelně.

Ian Power. Kredit: I. Power.
Ian Power. Kredit: I. Power.

Elegantním řešením této svízelné situace by se mohl stát magnezit. Je to minerál z uhličitanu hořečnatého, který se v dnešní době těží, jak v povrchových, tak v hlubinných dolech. Přidává se do průmyslových hnojiv, a také se využívá jako žáruvzdorný materiál, který snese hodně vysoké teploty. Ian Power z kanadské Trent University a jeho kolegové ovšem navrhují opačný postup, řekněme antitěžbu, který spočívá ve výrobě magnezitu a jeho ukládání do země. Svůj projekt nedávno představili v Bostonu, na výroční Goldschmidtově konferenci americké Geochemické společnosti.


Vědci se už nějakou dobu snaží přijít s technologií, která by umožňovala odebírat oxid uhličitý z atmosféry a zpomalovala tím globální oteplování. Doposud se jim to ale moc nedařilo, protože takové technologie doprovází řada praktických a hlavně ekonomických problémů.

 

Sedimenty magnezitu na pláži v Britské Kolumbii. Kredit: Ian Power.
Sedimenty magnezitu na pláži v Britské Kolumbii. Kredit: Ian Power.

Power a jeho spolupracovníci teď ale konečně přinášejí něco poměrně reálného. Jako vůbec první vysvětlili, jak magnezit vzniká za nízké teploty, a také vymysleli postup, jak krystalizaci magnezitu dramaticky urychlit. Tuna magnezitu odebere z atmosféry přibližně půl tuny oxidu uhličitého. Problém je v tom, že za normálních okolností vzniká magnezit velmi pomalu. Jde řádově o stovky až tisíce let.


Klíčem k úspěchu se pro ně staly polystyrenové mikrokuličky. Když se použijí jako katalyzátor, tak se magnezit vytvoří za 72 dní. Což je ve srovnání s přírodními procesy přímo raketová rychlost. Výtečné je, že se polystyrenové mikrokuličky během procesu nijak nezmění, takže není obtížné je recyklovat. Vznik magnezitu probíhá za pokojové teploty, takže není nijak zvlášť energeticky náročný.


Prozatím jde o čistě experimentální proces, na kterém bude ještě nutné zapracovat. Podle Powera je tahle technologie rozhodně slibná. Jestli se ale prosadí v sekvestraci, tedy vázání uhlíku, to bude záležet na celé řadě faktorů, včetně ceny uhlíku. Doufejme jen, že sekvestrace uhlíku nebude úspěšná až příliš. V takovém případě bychom namísto globálního oteplování řešili globální dobu ledovou.

Literatura
Goldschmidt Conference 14.8. 2018.

Datum: 18.08.2018
Tisk článku

Chemické sloučeniny kolem nás ? Anorganika - Bárta Milan
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 177 Kč
Chemické sloučeniny kolem nás ? Anorganika
Bárta Milan
Související články:

Oxid uhličitý způsobuje zelenání planety     Autor: Stanislav Mihulka (08.06.2013)
Jak z oxidu uhličitého vykouzlit metanol?     Autor: Stanislav Mihulka (11.02.2016)
Nová důmyslná molekula recykluje oxid uhličitý z atmosféry jako divá     Autor: Stanislav Mihulka (18.03.2017)
Katalyzátor z nanomědi recykluje oxid uhličitý na ethen     Autor: Stanislav Mihulka (18.01.2018)



Diskuze:

Radim Polášek,2018-08-26 11:09:00

Marně uvažuji, jestli se nejedná o apríl čí snad jestli Trent University není nějaká estrádní společnost a Ian Power její zaměstnanec zábavy, který s příslušným estrádním programem neobjíždí kanadská a ametrická města.
Reakce hořčíku je totiž správná, ale v podstatě prakticky běžnými způsoby nelze získat žádný hořčík, který by předtím nebyl už zreagovaný ve formě uhličitanu a tudíž jejho získáním se příslušný oxid uhličitý, ve stejném množství, který se zachytí, už předem uvolní do ovzduší. Nelze ani získávat hořčík z mořské vody či solanky z nějakých vrtů a podobně, protože tam už je taky hořčík zreagovaný. Jeho odstraněním se totiž v solném roztoku poruší acidobazická rovnováha, jejíž součástí jsou taky ionty kyseliny uhličité (HCO3)- nebo v přírodě kontakt s přírodními horninami na bázi uhličitanů, tady dolomitu nebo vápence.
Na odstranění hořčíku, respektive jeho kationtů Mg2+ pak takový roztok zareaguje ,aby acidobazická rovnováha byla dodržena, odstraněním odpovídajího množství aniontů, kde "Černý petr" z té směsi všelijakých aniontů padá na nejslabší a nejtěkavější aniont a to je onen aniont kyseliny uhličité (HCO3)-. Který se rozloží, reakcí s vodíkovým kationtem H+, na vodu a oxid uhličitý, který se logicky uvolní do ovzduší. A pokud ve vodě aniont kyseliny uhličité zrovna "není přítomen", zareaguje na to vodný roztok zvýšením kyselosti. Ovšem zvýšení kyselosti znamená, že přítomné uhličitany, hlavně vápenatý třeba ze skořápek mořských živočichů. korálů a podobně nebo z kalů donášených do moře velkými řekami se rozloží a uvolní oxid uhličitý.
A jsme zase tam, kde dřív, akorát ionty hořčíku Mg2+ odebrané z vody jsou nahraženy ionty vápníku Ca2+.Aby zachycení oxidu uhličitého do hořčíku získaného z mořské vody či solanky fungovalo, je třeba vedle kationu Mg2+ vytahat z toho roztoku v odpovídajícím množství taky nějaký aniont. Například aniont chlóru Cl-, potom bude třeba na každou tunu oxidu uhličitého zachyceného v takovém horčíku někde natrvalo uzskladnit odhadem tunu a půl chlorovodíku HCl. nebo iontu kyseliny sírové (SO4)2-, který se taky v mořské vodě v malém množství vyskytuje,

Odpovědět

..poručíme ...

Vaclav Prochazka,2018-08-20 20:49:21

.. větru dešti ...
Nějak mi to přijde až přehnaně samolibé od lidí myslet si, že jsme schopni ovlivňovat klima na Zemi....
Oni ty doby ledové i meziledové se střídali zřejmě ješště před vznikem homo sapiens... :)

Kdysi dávno jsem někde viděl článek a nebo komentář, kde jakýsi entomolog počítal emise CO2 hmyzu a vyšlo mu to asi o 2 řády více než produkce celé naší industriální civilizace...

Odpovědět


Re: ..poručíme ...

Miroslav Polák,2018-08-21 11:36:55

mám stejný názor

Odpovědět


Re: ..poručíme ...

Josef Hrncirik,2018-08-21 12:37:40

Hmyz CO2 jenom protáčí. Člověk prokazatelně zdvihl CO2 v atmosféře z 279 na 400 ppm a stále zrychluje. Tání ledovců a Arktidy je zjevné. Změna porostu planety je také zjevná.

Odpovědět


Re: Re: ..poručíme ...

Milan Krnic,2018-08-21 22:34:24

Atmosféra zjevně způsobila přemnožení člověka. Srovnáno pro slepici (kvit pro kvo).

Odpovědět


Re: Re: ..poručíme ...

Marek Zelenka,2018-08-25 20:25:11

Josef Hrncirik: Prokazatelné je tu pouze to, že CO2 neustále uniká do atmosféry od dob vzniku Země (a unikat bude), a jediná erupce větší sopky vyprodukuje CO2 více jak celá lidská civilizace dohromady za celou svou existenci. Ledovce tají ze zcela jiných důvodů. Na Antarktidě z velké části proto, že jsou kolem kontinentu podmořské sopky, a klimatické zóny se po Zemi odjakživa posouvají díky planetární precesi. Toť celá záhada, zbytek je jen luxusní byznys.

Odpovědět


Re: Re: Re: ..poručíme ...

Novák Jiří,2018-09-26 09:50:39

" a jediná erupce větší sopky vyprodukuje CO2 více jak celá lidská civilizace dohromady za celou svou existenci."

- to je ovšem známá lež, milionkrát vyvrácená. Ve skutečnosti lidmi produkovaný CO2 tvoří asi stonásobek veškeré produkce z vulkanické činnosti (a stále roste).

Odpovědět

Paráda

Alexandr Kostka,2018-08-18 22:47:59

A kolikanásobně víc CO2 vyprodukuje výroba potřebného množství hořčíku? Vděci jsou někdy opravdu jako děti, jásají nad úplnou pitomostí§

Odpovědět


Re: Paráda

Florian Stanislav,2018-08-19 00:35:00

Článek píše :"Magnezit, minerál z uhličitanu hořečnatého, vzniká v přírodě stovky až tisíce let."

https://echo24.cz/a/Shf8n/vedci-objevili-pozirac-co2-dokazi-umele-urychlit-vznik-magnezitu
"vysvětlili, jak a jak rychle se magnezit přirozeně tvoří. Toto je proces, který trvá stovky tisíc let na povrchu Země"
To zní pravděpodobněji.

MgCO3 může vznikat odpařením slaných jezer. V 1 litru mořské vody je 1,3 g hořčíku ( MgCl2, MgSO4..), tedy je schopný 1 litr mořské vody vázat asi 1,3 g CO2. 1 m3 mořské vody tedy může vázat jako MgCO3 kolem 1,3 kg CO2. (Poměr molárních hmotností MgCO3/CO2 je 84/44)
Globální emise světa jsou kolem 30 Gt/rok, z toho asi polovina ( 15 Gt CO2 = 15E+12 kg) zůstane v atmosféře. K vázání tohoto množsvtví CO2 jako MgCO3 ( tedy zastavení nárůstu CO2 v atmosféře) by bylo třeba 11,5 E+12 m3 mořské vody, tedy čtvercovou plochu 3 400 km x 3 400 km hlubokou 1 m. Je to plocha větší než Sahara.
Prohnat za rok toto množství vody kolem nějakého katalyzátoru a odebrat a zpracovat celkem asi 30 Gt vzniklého MgCO3 je potíž, která může vyvolat potřebu řešit nárůst CO2 jinak nebo i levněji nijak.

Odpovědět


Re: Re: Paráda

Alexandr Kostka,2018-08-19 07:44:45

Prohánět to přes mikrokuličky čerpadly by bylo "asi" dost náročné na energii. A hodit jich pár tisíc tun volně do oceánu by mohlo způsobit fantastické věci. Jako například za pár tisíc let navázet večkeré CO2 z atmosféry, konec fotosyntézy a v důsedku toho konec 99% života na planetě.

Odpovědět


Re: Re: Paráda

Teodor Vopajslik,2018-08-20 00:21:02

CO2 je v atmosfere jen 0.04% Kdyby se zvysil obsah CO2 o 100% na 0.08%, stoupne teplota povrchu Zeme o necelych 0.2 °C.

CO2 neni zadny problem vse jsou jen lzi za ucelem tahat lidem penize z kapsy.

Odpovědět


Re: Re: Re: Paráda

Florian Stanislav,2018-08-21 10:30:17

Oteplení O,2°C pro dvojnásobek ppm CO2, které uvádíte, mi nevychází.
ΔF [W/m2] = 5,35* ln (ppm CO2 aktuální / ppm CO2 referenční)
pro dvojnásobek ppm CO2 vyjde nárůst asi 1,7 °C jen z hlediska termodynamiky a Stefan-Boltzmannova zákona. A je tu ještě silná zpětná vazba, oteplení způsobí uvolnění CO2 z oceánů.

Můj předchozí výpočet množství vzniklého MgCO3 z mořské vody a v něm obsaženého hořčíku by měl být ještě vyšší asi 2x, tedy vznik skoro 60 Gt MgCO3, pokud se zachytí polovina emisí CO2 za rok. Poměr hmotností Mg/ MCO3 je 24/84.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Paráda

Teodor Vopajslik,2018-08-22 01:50:40

Otepleni je mozne spocitat interpolaci hodnot Venuse; Zeme je ale dal od Slunce a ma daleko vyssi abledo, takze vliv CO2 je jeste mensi, nez se interpolaci spocita.

Zkuste Vas udaj 1,7 °C porepocitat na 100% CO2 a Zeme bude vypoctove zarit jako slunko.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Paráda

Florian Stanislav,2018-08-23 13:52:51

No asi byste měl zkusit tu aproximaci klimatu na Zemi podle Venuše zkusit napřed sám a pak toho nechat.
Jak jste si asi nevšiml v mnou uvedeném vzorci vyzařování je závislé na logaritmu poměru ppm CO2 ku výchozí hodnotě ppm. A teplota se počítá ze čtvrté odmocniny vyzařování. Takže pro 100 násobek dnešního ppm CO2 vyjde termodynamický nárůst pod +6°C, kterému se asymptoticky blíží pro vysoké koncentrace. Na Venuši je tlak asi 400 atmosfér a všechno jinak.

Odpovědět


Re: Re: Paráda

Teodor Vopajslik,2018-08-20 00:22:38

CO2 je v atmosfere jen 0.04% Kdyby se zvysil obsah CO2 o 100% na 0.08%, stoupne teplota povrchu Zeme o necelych 0.2 °C.

CO2 neni zadny problem vse jsou jen lzi za ucelem tahat lidem penize z kapsy.

Odpovědět


Re: Re: Paráda

Josef Hrncirik,2018-08-21 12:23:09

Pro srážení MgCO3 je zapotřebí použít minimálně NaHCO3; S pouhým CO2 to nefunguje.
To už bych mohl deponovat čistý CO2 nebo NaHCO3.
V zásadě je to ale jen Bludný Kruh:
CaCO3 + 2 NaCl = Na2CO3 + CaCl2 nebo totéž s Mg
To, že se tam dočasně vyskytuje během procesu NaHCO3 či NH4HCO3 či NH4Cl ... v bilanci nehraje roli.
Vyjít jen z připravovaného NH4HCO3 je příliš drahé a vzniklý NH4Cl je škodlivé hnojivo. Ani síran není žádná výhra.
Z hlediska celkové bilance CO2 a nutnosti vázat anionty hořečnaté soli je to zjevný nesmysl od samého počátku.
I ultramafické horniny mají méně hořčíku než ?forsterit Mg2SiO4. Nerozpustný, tím málo reaktivní. Ohromné problémy s pomalostí a úplností reakce zkratkovitě snad
Mg2SiO4 + CO2 = MgCO3 + MgSiO3

Odpovědět


Re: Re: Parádní kyselky

Josef Hrncirik,2018-08-22 08:18:22

Hypotetická reakce MgCl2 či MgSO4 s CO2 nemá šanci proběhnout.
MgSO4 + CO2 + H2O = MgCO3 + H2SO4. Nebo je libo HCl na čistění WC?
Již od nepatrného okyselení začne probíhat reakce opačným směrem, magnezit se začne rozpouštět, tj. nic se nevysráží. Místo CO2 je nutno použít Na2CO3 nebo alespoň NaHCO3. Pro jejich výrobu spotřebujeme stejné množství CaCO3, jako chtěné množství vysráženého Mg či CaCO3. Absurdita je zjevná nejlépe na CaCO3.
Např. z tuny CaCO3 vypálím vápno a CO2 převedu na NaHCO3 či sodu a z vhodné vápenaté či hořečnaté soli vysrážím max. tunu vápence. Kola se točí, všichni jsou nadšení a volný CO2 krásně přibývá.
To nemá vadu.
CaO pochopitelně musím plně převést na CaCl2 či CaSO4, podle toho z jaké Na soli uhličitan napřed sodný vyrábím. Je jedno, zda do vzduchu pak vypouštím CO2 z elektrárny či vápenky. V celkové bilanci jsem nedokázal pohltit žádný CO2, navíc ho při vynakládání energií musím nějaké množství z fosílií (různě starého cca dřeva) uvolnit.
Jak prosté, milý Watsone.

Odpovědět

Kupodivu je to podrobněji popsíno již v článku 10.1021/acs.cgd.7b00311

Josef Hrncirik,2018-08-18 18:01:55

Nordická (ultramafiánská) lest je v tom, že v článku není žádná zmínka o ultramafických horninách jako výhodném a levném zdroji Mg, z jejichž výluhů by se chutný magnezit vlivem CO2 srážel.
Ultramafios si připravili 1,4x přesycený roztok magnezitu přilitím ke 100 ml deionizované vody Přísně Tajných (pravděpodobně možná i stechiometrických množství) 10 mM roztoků NaHCO3 a MgCl2, Pravděpodobně bez atmosférického CO2. Není ani jasno, zda pH=8,2 měl systém po smíchání či samotný NaHCO3. Smíchání proběhlo při r(ů)umové teplotě cca 22°C, avšak jakou to mělo koncentraci či alespoň vodivost Ultramafios neuvádí.

Ujišťují, že to bylo přesyceno magnezitem na saturační index SI = 1,4. Ani součin rozpustnosti nebo analyzovaný obsah Mg pro jistotu neuvádí. Po vhození karboxylovaných PS kuliček do této tajné přežrané minerálky (složení se nedá ani najít v supp. info na cg7b00311_sd_001.pdf) se na kuličkách pomaloučku rychlostí 10**-17 až 10**-16
mol/(s*cm2) vylučoval magnezit. Pochopitelně nedokázali rozlišit zda se to na samotném magnezitu či kalcitu nevylučuje rychleji či stejně jako na kuličkách, protože nukleaci magnezitem nezkoušeli.
Saturační indexy asi není nutno brát příliš vážně, protože na s.6 píší, že mořská voda má pro magnezit SI = 0,3 a kalcit 0,53 (? T, pH, iontová síla, atm. CO2 … ).

Navíc otevřeně píší, že vylučování magnezitu a dolomitu v mořských pobřežích je příliš pomalé pro absorbci antropogenního CO2. Používatelné pohlcení tuny CO2 v ultramafických horninách při vyšší teplotě stojí prý cca 30-50 dolarů; tuna uhlí ze které vzniknou cca 3 t CO2 však stojí jen cca 13 dol. (California Carbon A.)
Korunují to vynikajícím chemickým vtipem.
Při těžbě ropy a plynu se uvolňuje ročně cca 8 Gt solanky obsahující cca 40 g Mg/l a 10 Gt solanky obsahující cca 10 g Mg/l, které by k vázání CO2 mohly být použity. Stačí k tomu použít jen cca 1,5 Gt zakoupené jedlé sody.
Dobrou chuť!
Tito ultramafios také určitě Gaiu nezachrání, ani s karboxylovaným polystyrenem od Sigma,
ba ani s jedlou sodou bez whisky.

Odpovědět

Belzebub je skrytý v detailu. Na obr.1 se nejedná o magnetit, ale magnezit.

Josef Hrncirik,2018-08-18 11:17:03

Radio Jerevan hlásí, že nánokuličky jsou sice polystyrenové, ale s intoměnivým povrchem karboxylových skupin.
Po geologicky krátkém waterboardingu 3°C vodou sycenou magneziem z ultramafických hornin Ian přiznal, že za těchto podmínek se magnezit tvoří rychlostí 10**-17 až 10**-16
mol/(s*cm2). Kolikrát to urychlí kuličky a jak se eventuálně budou tahat z magnezitu není přes pokračující zvětrávání vodou (waterboarding) jasné.
Pokud ultramafická hornina bude rozemleta na cement 400 m2/kg, pravděpodobně by se pod vodou 3°C za patřičného přísunu CO2 přeměnila za cca 60 let na magnezit prodejný jako výživový doplněk.
Chce to jen dostatečné deště 3°C na rozpráškovanou ultramafickou horninu.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace