#MIT #アスベスト #気候変動 の秘密兵器 !?
和訳記事「MIT TECHNOLOGY REVIEW」様より
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気候変動
アスベストは気候変動に対する強力な武器になる可能性があります
(あなたはその権利を読んでいます)
科学者たちは、鉱山からの鉱物廃棄物を使用して、大量の二酸化炭素を空気から引き出す方法を模索しています。
By James Temple
2020 年 10 月 6 日
今年の8月の灼熱の日に、ケイレブウッドオールはシャベルを槍のように振るい、カリフォルニア州コーリンガ近くのアスベストで満たされた穴の硬化した地殻に突き刺しました。
マサチューセッツ州のウースター工科大学の大学院生であるウッドオールは、州のディアブロ山脈の最高峰にあるスーパーファンドサイトである1980年以来閉鎖されているアスベスト鉱山からサンプルを掘り起こしていました。彼はサンベニート山のいくつかの場所から何ポンドもの材料を抽出し、それらをZiplocバッグにシャベルで入れ、分析のために2つのラボに出荷しました。
彼と彼の同僚は、ピットから引き出された材料の構成と構造を決定し、2つの重要な質問に答えようとしています:それらはどのくらいの二酸化炭素を含んでいますか、そしてそれらはどれだけ多く貯蔵することができますか?
特定の種類の繊維状アスベストの広大な表面積は、かつて耐熱建築材料に多用されていた発がん性化合物の一種であり、雨水に溶解したり空気中に浮遊したりする二酸化炭素分子をつかむのに特に優れています。
これには、アスベストの最も一般的な形態であるクリソタイル、山全体にひもで締められた蛇紋岩の鉱物が含まれます(蛇紋岩はカリフォルニア州の州の岩です)。二酸化炭素との反応は、主にマグネサイトのような炭酸マグネシウム鉱物を生成し、何千年もの間温室効果ガスを閉じ込めることができる安定した材料です。
ウッドオールと彼の顧問である炭素除去研究者のジェニファー・ウィルコックスは、気候変動と戦うために鉱業廃棄物を使用することを期待して、これらの遅い反応を加速する方法を模索する科学者の数が増えています。これは便利な炭素回収トリックであり、ニッケル、銅、ダイヤモンド、プラチナの採掘のカルシウムとマグネシウムが豊富な副産物でも機能する可能性があります。
最初の希望は、プロセスですでに抽出されたこれらの鉱物を使用して、採掘自体からの十分な炭素排出量を相殺することです。しかし、本当の希望は、この初期の研究により、特に大気から大量の温室効果ガスを引き抜く目的で、アスベストを含む可能性のある鉱物を効果的かつ手頃な価格で掘り起こす方法を理解できるようになることです。
「今後10年間の鉱山の脱炭素化は、マイナスの排出を目的として実際に採掘するための自信とノウハウを構築するのに役立ちます」と、ブリティッシュコロンビア大学の教授であり、この新興分野の主要な研究者の1人であるグレゴリーディップルは述べています。
非常に遅いサイクルを加速する
国連の気候パネルは、地球を1.5°C以上暖めないシナリオでは、今世紀半ばまでに排出量をほぼゼロにし、今世紀中に大気から1,000億〜1兆メートルトンの二酸化炭素を除去する必要があることを発見しました。温暖化を2°C未満に保つには、2050年までに年間100億トン、2100年までに年間200億トンを吸い出す必要がある可能性があることが、全米アカデミーズの調査で明らかになりました。
これは非常に大きな量であるため、植樹や農業土壌での炭素吸収の増加など、近づくにはさまざまな方法を使用する必要があります。鉱物を使用して二酸化炭素を引き下げることの特別な約束は、それが大規模に行うことができ、効果的に永久に貯蔵できることです。
鉱化作用は、いわゆる「スローカーボンサイクル」で自然が使用する主なメカニズムです。雨水中の二酸化炭素は基本的な岩石を溶解し、マグネシウム、カルシウム、その他の化合物を生成し、海に流れ込みます。そこでは、海洋生物が材料を貝殻や骨格に変換し、最終的には石灰岩やその他の岩石の種類に変わります。
私たちがこれまでに排出したすべての二酸化炭素を拘束するのに十分なミネラルがあります。問題は、大多数が温室効果ガスと接触しない固い岩に閉じ込められていることです。岩の露頭にさらされた場合でも、これらの反応が発生するまでに長い時間がかかります。
しかし、さまざまな介入により、自然なゆっくりとした炭素循環をより速いものに変えることができます。それらには、単に材料を掘り起こし、それらをより細かい粒子に粉砕し、それらを薄層に広げるなどの物理的プロセスが含まれ、これらすべてが二酸化炭素にさらされる反応性表面積を増加させます。熱や酸のような化合物を加えることによって化学反応をスピードアップする方法もあります。
「これは、膨大な量のCO2を除去できる巨大で未開拓の機会です」と、カリフォルニアのフィールドトリップでウッドオールに同行したローレンスリバモア国立研究所のカーボンイニシアチブの責任者であるロジャーアインズは言います。
正しいレシピ
Dippleは、これを行うためのさまざまな方法を模索しています。
昨年、ダイヤモンド会社のデビアスとカナダ天然資源省が資金提供したパイロットプロジェクトでは、彼と同僚は、カナダのノースウェスト準州の鉱山からの尾鉱を使用して、タンクから放出された二酸化炭素を捕捉しました。ポイントは、発電所の煙道流からのガスを捕獲して貯蔵するために鉱物を使用する可能性を評価することでした。
チームは現在、ブリティッシュコロンビア州で提案されているニッケル工場の実地試験を実施しています。彼らは、試掘からの尾鉱をさまざまな容器に入れ、さまざまな気象条件下でさまざまな化学添加物とプロセスを使用した結果生じる反応速度を測定しています。しかし、彼らは、単に水を加えて材料を効果的に耕すだけで、空気から二酸化炭素が急速に除去され、埋めることができる固体ブロックを形成することを期待しています。
提案された操業は主に水力発電で行われるため、鉱山からの最も反応性の高い尾鉱のわずか30%を使用することで、操業がカーボンニュートラルになると推定されています。約50%を使用すると、カーボンネガティブになります。
しかし、すべての鉱山尾鉱が同じように作られているわけではありません。別のプロジェクトでは、ウィルコックスとウッドオールは、理想的とは言えない副産物で炭素回収反応を加速する方法を開発することを期待して、モンタナ州のプラチナ、パラジウム、ニッケル鉱山でフィールドワークを実施しています。尾鉱の主な鉱物は斜長石長石で、マグネシウムとカルシウムをタイトな化学構造に保持しているため、他の種類の鉱山廃棄物よりも反応性が低くなっています。
研究室に戻って、彼らは熱を加え、アンモニウム塩と特定の弱酸を加えることで結合を破壊し、より多くのカルシウムとマグネシウムを解放して二酸化炭素をつかむことができるかどうかをテストしています。
「これらすべての異なる尾鉱のレシピを考え出すことができれば、機会は爆発する可能性があります」とウィルコックスは言います。
次のステップ
ウッドオールは、炭素吸収を加速する方法を評価するためのその後のフィールドトライアルでうまく機能する可能性のあるアスベストサイトを見つけたいと考えているため、アスベストサイトを調査しています。
アプローチには、反応性表面積を増やすために材料を広げること、アスベスト上を流れる空気の量を増やすファンを作動させること、または濃縮二酸化炭素を鉱物ピットに直接注入することが含まれます。
時間が経つにつれて、これらのプロセスは、主に炭酸マグネシウム、重炭酸塩、炭酸カルシウムで構成される緩く結合した岩と土の混合物を形成するはずです。アスベストを変換することは、これらの領域をきれいにするのにも役立ちます。
しかし、アスベストの周りに空気を吹き付けるのは安全ですか?そして、そのような努力はこれらの有毒なサイトを完全に修復するでしょうか?
アスベストの健康リスクを考えると、その後の作業が行われる場所、または行われるかどうかは、科学監視委員会と規制当局の決定に依存します。
作業の過程で、ある程度のアスベストが残るか、分散する可能性があります、とアインズは言います。これらは、テストする必要がある重要な質問の中にあると彼は付け加えます。
また、制限された場所でそのような作業を行うことが重要である理由であり、研究やその後の本格的な取り組みは、これらの資料を扱うための明確なルールとプロセスに従う必要がある理由でもあります。ウッドオール氏は、アスベストが浮かぶのを防ぐために材料に水を噴霧したり、センサーを使用して曝露レベルを監視したりするなど、必要なすべての予防措置を講じることを強調しています。
今後の課題
結局のところ、鉱山の尾鉱だけでは私たちをそれほど遠くまでは行かないでしょう。
ウッドオールは、バーモント州の1つのアスベストサイトが約3,000万トンの廃棄物を含み、1,200万トンもの二酸化炭素を回収できると推定しています。全米アカデミーズの調査によると、鉱山は世界の鉱物副産物を生産し、年間約4,000万トンの二酸化炭素を回収しています。
しかし、それはすべて、気候変動に有意義に対処するために回収しなければならない数十億トンの二酸化炭素のほんの一部にすぎません。したがって、必要なスケールに近づくには、より多くのミネラルを掘り起こす必要があります。
WoodallとAinesはどちらも、アスベストがどれほど反応性であるかを考えると、フィールドトライアルでプロセスが効果的で安全であることが示されれば、アスベストが含まれる可能性があると述べています。
しかし、その考えは、アスベストによってもたらされる健康上のリスクを考えると、深刻な懸念を引き起こすことは間違いありません。そして、たとえそれらがそれほど理想的ではないとしても、他の多くのミネラルオプションがあります。
他の研究グループや非営利団体は、砂浜に地に地面のかんらん石を散布したり、玄武岩のほこりを農地にまき散らして二酸化炭素を吸収して作物を肥やすのに役立てたりするなど、抽出された追加のミネラルを機能させる方法をすでに検討しています。
しかし、はるかに大規模な材料の採掘は、多くの課題に直面します。鉱業自体は環境を破壊します。鉱物の抽出、粉砕、分配、処理に必要なすべてのエネルギーは、排出削減に食い込みます。また、特にほとんどの鉱物が二酸化炭素と反応するのに何年もかかる可能性があるため、利用可能な土地には深刻な制限がある可能性があります。
例えば、酸化マグネシウムを使用して年間25億トンのCO2を除去するには、約1万5,000平方キロメートル(約5,800平方マイル)をカバーする厚さ10センチメートル(約4インチ)の層が必要になることを報告する論文が、7月にNature Communications に掲載される。これはネバダ州の5%強に相当します。
しかし、主な障害はコストです。ウィルコックスは、オールイントンあたり200ドル以上を稼働させることができ、これは木を植えるよりもはるかに高価であると言います。
コストを負担するために、コンクリートの骨材など、一部の材料が商用製品に入る可能性があります。人々や企業が自分の排出量を均衡させるために支払う、ある程度の自発的なカーボンオフセットも役立つ可能性があります。しかし、数十億トンの規模に達すると、ほとんどのオブザーバーは、炭素汚染に高い価格を課すか、炭素汚染を除去するための寛大なインセンティブを生み出す積極的な公共政策をとると信じています。
ジェームズ・テンプル
アスベストは気候変動に対する強力な武器になる可能性があります(あなたはその権利を読んでいます)
Asbestos could be a powerful weapon against climate change (you read that right)