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矿物碳酸化用于二氧化碳封存

2000
无机化学中二氧化碳封存的矿物碳化实验室实验。.

(图片仅供参考)

A 化学过程 它模拟天然岩石风化过程,永久储存二氧化碳。该技术涉及二氧化碳与含有金属氧化物的矿物(例如氧化镁 (MgO) 和氧化钙 (CaO))发生反应,形成稳定的碳酸盐矿物,例如菱镁矿 (MgCO₃) 和方解石 (CaCO₃)。 方法 提供非常安全、长期的存储,泄漏风险低。

矿物碳化被认为是长期碳封存最安全的方法之一,因为它能将二氧化碳结合成热力学稳定的固态,类似于碳在地质时间尺度上的储存方式。其核心化学反应是放热的。例如,橄榄石(硅酸镁)的碳化反应可以表示为:[latex]Mg_2SiO_4 (s) + 2CO_2 (g) rightarrow 2MgCO_3 (s) + SiO_2 (s)[/latex]。

该工艺可以“异地”或“原地”进行。在“异地”工艺中,合适的岩石(如橄榄石或蛇纹石)或工业废料(如钢渣)被开采、破碎,并在受控的工业设施中与二氧化碳发生反应。主要的挑战在于常温常压下缓慢的反应动力学。为了加速反应,矿物通常需要进行高能耗的预处理,例如细磨或加热,这会造成巨大的能耗损失并增加成本。

相比之下,原位矿物碳化是将二氧化碳(通常溶于水以生成碳酸)注入地下活性岩层(例如玄武岩)。碳酸溶解岩石,释放出金属离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺),这些金属离子随后与碳酸氢盐反应,在岩石孔隙中沉淀为碳酸盐矿物。冰岛的CarbFix项目已成功验证了这种方法,结果表明,注入的二氧化碳超过95%可在不到两年的时间内矿化,速度远超最初的预期。

UNESCO Nomenclature: 2401
- 化学

类型

化学过程

中断

递增

用法

新兴技术

前体

  • 了解化学热力学和反应动力学
  • 地球化学和自然岩石风化循环知识
  • 矿物研磨和加工的工业过程
  • 高压化学反​​应器的开发
  • 碳酸盐岩形成研究

应用程序

  • 生产碳负混凝土和建筑骨料
  • 钢渣和尾矿等工业废物的处理
  • 玄武岩层中的原位碳化项目(例如冰岛的Carbfix项目)
  • 开发通过吸收二氧化碳固化的新型建筑材料

专利:

NA

潜在创新理念

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相关术语:矿物碳化、增强风化、碳矿化、橄榄石、蛇纹石、方解石、菱镁矿、异位、原位、碳固定。

历史背景

1990
1990
1997
2000
1990
1990
1997
2000
2008

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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