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CO2貯蔵のための鉱物炭酸化

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

(画像はイメージです)

あ 化学プロセス これは、天然の岩石風化を模倣してCO2を永久的に貯蔵する技術です。二酸化炭素を酸化マグネシウム(MgO)や酸化カルシウム(CaO)などの金属酸化物を含む鉱物と反応させて、マグネサイト([latex]MgCO_3[/latex])や方解石([latex]CaCO_3[/latex])などの安定した炭酸塩鉱物を形成します。 方法 漏洩リスクが低く、非常に安全な長期保管が可能です。

Mineral carbonation is considered one of the safest methods for long-term 炭素隔離 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].

このプロセスは、*現場外*または*現場内*で実施できます。*現場外*プロセスでは、適切な岩石(カンラン石や蛇紋石など)または産業廃棄物(製鋼スラグなど)を採掘、粉砕し、管理された工業施設でCO2と反応させます。主な課題は、常温常圧での反応速度が遅いことです。反応を加速するために、鉱物は微粉砕や加熱などのエネルギー集約的な前処理を必要とすることが多く、これによりエネルギー消費量が大幅に増加し、コストが増大する可能性があります。

一方、原位置鉱物炭酸化では、二酸化炭素(多くの場合、水に溶かして炭酸を生成)を玄武岩などの地下の反応性岩盤に注入します。炭酸が岩を溶解し、金属イオン(Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺)を放出します。これらのイオンは重炭酸塩と反応し、岩石の細孔内に炭酸塩鉱物として沈殿します。アイスランドのCarbFixプロジェクトでは、この手法が実証され、注入された二酸化炭素の95%以上が2年以内に鉱物化されることが示されました。これは当初の予測よりもはるかに速い速度です。

UNESCO Nomenclature: 2401
化学

タイプ

化学プロセス

混乱

増分

使用法

新興技術

前駆物質

  • 化学熱力学と反応速度論の理解
  • 地球化学と自然の岩石風化サイクルに関する知識
  • 鉱物粉砕および加工のための工業プロセス
  • 高圧化学反応器の開発
  • 炭酸塩岩の形成に関する研究

アプリケーション

  • カーボンネガティブなコンクリートおよび建設用骨材の製造
  • 製鉄スラグや鉱山残渣などの産業廃棄物の処理
  • 玄武岩層における原位置炭酸化プロジェクト(例:アイスランドのカーブフィックスプロジェクト)
  • 二酸化炭素を吸収して硬化する新規建築材料の開発

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • genetically engineering microbes to produce enzymes that accelerate mineral dissolution
  • using solar thermal energy for the pre-treatment of minerals in ex-situ plants
  • developing mobile mineral carbonation units for treating agricultural and forestry waste ash
  • creating self-carbonating road paving materials from industrial slag
  • using mineral carbonation to remediate and stabilize toxic heavy metals in mine tailings
  • designing artificial coral reefs from carbonated materials that support marine life
  • integrating mineral carbonation into 脱塩 plant waste streams
  • developing a consumer product line of ‘carbon-eating’ decorative stones for landscaping
  • 使用 ナノテクノロジー to create highly reactive mineral surfaces for faster carbonation
  • creating a closed-loop system where captured CO2 is used to make cement, which is then recycled at end-of-life
関連: 鉱物炭酸化、風化促進、炭素鉱化作用、カンラン石、蛇紋石、方解石、菱苦土鉱、原位置外、原位置、carbfix。

歴史的背景

CO2貯蔵のための鉱物炭酸化

1990
1990
1997
2000
1990
1990
1997
2000
2008

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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