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Carbonatación mineral para el almacenamiento de CO2

2000
Experimento de laboratorio sobre carbonatación mineral para almacenamiento de CO2 en química inorgánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A proceso químico que imita la erosión natural de las rocas para almacenar CO2 de forma permanente. método Implica hacer reaccionar dióxido de carbono con minerales que contienen óxidos metálicos, como óxido de magnesio (MgO) y óxido de calcio (CaO), para formar minerales de carbonato estables como magnesita ([látex]MgCO_3[/látex]) y calcita ([látex]CaCO_3[/látex]).

Mineral carbonation is considered one of the safest methods for long-term captura de carbono because it binds CO2 into a thermodynamically stable solid state, similar to how carbon is stored over geological timescales. The core chemical reactions are exothermic. For example, the carbonation of olivine (magnesium silicate) can be represented as: [latex]Mg_2SiO_4 (s) + 2CO_2 (g) \rightarrow 2MgCO_3 (s) + SiO_2 (s)[/latex].

El proceso puede llevarse a cabo ex situ o in situ. En los procesos ex situ, se extraen rocas adecuadas (como el olivino o la serpentina) o residuos industriales (como la escoria de acero), se trituran y se hacen reaccionar con CO₂ en una instalación industrial controlada. El principal desafío reside en la lenta cinética de la reacción a temperatura y presión ambiente. Para acelerar la reacción, los minerales suelen requerir un pretratamiento de alto consumo energético, como la molienda fina o el calentamiento, lo que puede suponer un gasto energético considerable y aumentar los costes.

En cambio, la carbonatación mineral *in situ* consiste en inyectar CO2, a menudo disuelto en agua para crear ácido carbónico, en formaciones rocosas reactivas del subsuelo, como el basalto. El ácido carbónico disuelve la roca, liberando iones metálicos (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺) que luego reaccionan con el bicarbonato para precipitar como minerales carbonatados dentro de los poros de la roca. El proyecto CarbFix en Islandia ha demostrado con éxito este enfoque, demostrando que más de 95% de CO2 inyectado puede mineralizarse en menos de dos años, un ritmo mucho más rápido de lo previsto inicialmente.

UNESCO Nomenclature: 2401
- Química

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Incremental

Uso

Tecnología emergente

Precursores

  • comprensión de la termodinámica química y la cinética de las reacciones
  • Conocimiento de la geoquímica y el ciclo natural de meteorización de las rocas.
  • Procesos industriales para la molienda y procesamiento de minerales
  • desarrollo de reactores químicos de alta presión
  • estudios sobre la formación de rocas carbonatadas

Aplicaciones

  • Producción de hormigón y áridos de construcción con emisiones de carbono negativas
  • Tratamiento de corrientes de residuos industriales como escorias de acero y relaves mineros
  • Proyectos de carbonatación in situ en formaciones rocosas basálticas (por ejemplo, el proyecto Carbfix en Islandia).
  • Desarrollo de nuevos materiales de construcción que se curan absorbiendo CO2

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Microbios modificados genéticamente para producir enzimas que aceleran la disolución de minerales
  • Utilización de energía solar térmica para el pretratamiento de minerales en plantas ex situ
  • Desarrollo de unidades móviles de carbonatación mineral para el tratamiento de cenizas de residuos agrícolas y forestales.
  • Creación de materiales autocarbonatados para pavimentación de carreteras a partir de escorias industriales
  • Uso de carbonatación mineral para remediar y estabilizar metales pesados ​​tóxicos en relaves mineros.
  • Diseño de arrecifes de coral artificiales a partir de materiales carbonatados que sustentan la vida marina.
  • integrating mineral carbonation into desalinización plant waste streams
  • desarrollo de una línea de productos de consumo de piedras decorativas ‘devoradoras de carbono’ para jardinería
  • using nanotecnología to create highly reactive mineral surfaces for faster carbonation
  • creando un sistema de circuito cerrado donde el CO2 capturado se utiliza para fabricar cemento, que luego se recicla al final de su vida útil
Relacionado con: carbonatación mineral, meteorización mejorada, mineralización del carbono, olivino, serpentina, calcita, magnesita, ex-situ, in-situ, carbfix.

Contexto histórico

1990
1990
1997
2000
1990
1990
1997
2000
2008

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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