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कार्बन डाइऑक्साइड भंडारण के लिए खनिज कार्बोनेशन

2000
Laboratory experiment on mineral carbonation for CO2 storage in inorganic chemistry.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

A रासायनिक प्रक्रिया यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो प्राकृतिक चट्टानों के अपक्षय की नकल करके कार्बन डाइऑक्साइड को स्थायी रूप से संग्रहित करती है। इसमें कार्बन डाइऑक्साइड को धातु ऑक्साइड युक्त खनिजों, जैसे मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO) और कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) के साथ अभिक्रिया कराकर मैग्नेसाइट (MgCO₃) और कैल्साइट (CaCO₃) जैसे स्थिर कार्बोनेट खनिज बनाए जाते हैं। तरीका यह रिसाव के कम जोखिम के साथ बेहद सुरक्षित और दीर्घकालिक भंडारण प्रदान करता है।

Mineral carbonation is considered one of the safest methods for long-term carbon sequestration 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].

यह प्रक्रिया *एक्स सीटू* या *इन सीटू* विधि से की जा सकती है। *एक्स सीटू* प्रक्रियाओं में, उपयुक्त चट्टानों (जैसे ओलिविन या सर्पेन्टाइन) या औद्योगिक अपशिष्टों (जैसे स्टील स्लैग) का खनन किया जाता है, उन्हें कुचला जाता है और एक नियंत्रित औद्योगिक संयंत्र में CO2 के साथ अभिक्रिया कराई जाती है। प्राथमिक चुनौती परिवेशी तापमान और दबाव पर अभिक्रिया की धीमी गति है। अभिक्रिया को तेज करने के लिए, खनिजों को अक्सर ऊर्जा-गहन पूर्व-उपचार की आवश्यकता होती है, जैसे कि बारीक पीसना या गर्म करना, जिससे ऊर्जा की खपत काफी बढ़ जाती है और लागत में वृद्धि होती है।

इसके विपरीत, *इन सीटू* खनिज कार्बोनेशन में बेसाल्ट जैसी भूमिगत प्रतिक्रियाशील चट्टान संरचनाओं में CO2 (अक्सर पानी में घुली हुई, जिससे कार्बोनिक अम्ल बनता है) को इंजेक्ट किया जाता है। कार्बोनिक अम्ल चट्टान को घोल देता है, जिससे धातु आयन (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺) मुक्त होते हैं, जो फिर बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके चट्टान के छिद्रों के भीतर कार्बोनेट खनिजों के रूप में अवक्षेपित हो जाते हैं। आइसलैंड में कार्बफिक्स परियोजना ने इस पद्धति को सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया है, जिससे पता चलता है कि इंजेक्ट की गई CO2 का 95% से अधिक भाग दो साल से भी कम समय में खनिज में परिवर्तित हो सकता है, जो कि प्रारंभिक अनुमान से कहीं अधिक तेज़ दर है।

UNESCO Nomenclature: 2401
रसायन विज्ञान

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

उभरती प्रौद्योगिकी

शगुन

  • रासायनिक ऊष्मागतिकी और अभिक्रिया गतिकी की समझ
  • भू-रसायन विज्ञान और प्राकृतिक चट्टान अपक्षय चक्र का ज्ञान
  • खनिज पीसने और प्रसंस्करण के लिए औद्योगिक प्रक्रियाएं
  • उच्च दाब वाले रासायनिक रिएक्टरों का विकास
  • कार्बोनेट चट्टानों के निर्माण पर अध्ययन

आवेदन

  • कार्बन-नकारात्मक कंक्रीट और निर्माण समुच्चय का उत्पादन
  • स्टील स्लैग और खदान के अपशिष्ट जैसे औद्योगिक अपशिष्टों का उपचार
  • बेसाल्टिक चट्टान संरचनाओं में इन-सीटू कार्बोनेशन परियोजनाएं (उदाहरण के लिए, आइसलैंड में कार्बफिक्स परियोजना)
  • कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करके ठीक होने वाले नवीन निर्माण सामग्री का विकास

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • खनिज विघटन को तेज करने वाले एंजाइमों का उत्पादन करने के लिए सूक्ष्मजीवों को आनुवंशिक रूप से संशोधित करना।
  • एक्स-सीटू संयंत्रों में खनिजों के पूर्व-उपचार के लिए सौर तापीय ऊर्जा का उपयोग करना
  • कृषि और वानिकी अपशिष्ट राख के उपचार के लिए मोबाइल खनिज कार्बोनेशन इकाइयों का विकास करना
  • औद्योगिक स्लैग से स्व-कार्बोनेटिंग सड़क निर्माण सामग्री बनाना
  • खनिज कार्बोनेशन का उपयोग करके खदान के अपशिष्टों में मौजूद जहरीली भारी धातुओं का उपचार और स्थिरीकरण करना
  • समुद्री जीवन को सहारा देने वाले कार्बोनेटेड पदार्थों से कृत्रिम प्रवाल भित्तियों का निर्माण करना
  • integrating mineral carbonation into विलवणीकरण plant waste streams
  • developing a consumer product line of ‘carbon-eating’ decorative stones for landscaping
  • का उपयोग करते हुए नैनो to create highly reactive mineral surfaces for faster carbonation
  • एक बंद-लूप प्रणाली का निर्माण करना जिसमें एकत्रित CO2 का उपयोग सीमेंट बनाने में किया जाता है, जिसे जीवन चक्र के अंत में पुनर्चक्रित किया जाता है।
संबंधित शब्द: खनिज कार्बोनेशन, उन्नत अपक्षय, कार्बन खनिजकरण, ओलिविन, सर्पेन्टाइन, कैल्साइट, मैग्नेसाइट, एक्स-सीटू, इन-सीटू, कार्बफिक्स।

ऐतिहासिक संदर्भ

कार्बन डाइऑक्साइड भंडारण के लिए खनिज कार्बोनेशन

1990
1990
1997
2000
1990
1990
1997
2000
2008

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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