地球深处的二氧化碳在气候变化中的作用可能比以前的假设更大

地球深处的二氧化碳在气候变化中的作用可能比以前的假设更大地球上绝大部分的碳被埋在其内部。这些深层的碳影响着地表附近的碳的形式和浓度,这反过来又会影响地质时期的全球气候。因此,评估有多少碳存在于地下数百公里的深层水库中是很重要的。"现有的研究集中在地球表面以上或接近地球表面的碳物种。然而,地球上90%以上的碳储存在地壳、地幔、甚至地核中,这一点却鲜为人知,"潘教授解释说。利用物理学中的第一原理模拟,他的团队发现,二氧化碳在地球深层碳循环中可能比以前认为的更加活跃,这在很大程度上影响了地球深层和近地层储层之间的碳传输。研究发现,将二氧化碳和水封闭在合适的纳米多孔矿物中可能会提高地下碳储存的效率。它表明,在碳捕集与封存工作中,将二氧化碳与水一起在纳米封存下变成岩石提供了一种安全的方法,可以将碳永久地封存在地下,并且返回大气的风险很低。这些发现最近发表在国际学术期刊《自然通讯》上。"将二氧化碳溶于水是一个日常过程,但它的普遍性掩盖了它的重要性。它对地球的碳循环有很大的影响,它深深地影响着地质时期的全球气候变化和人类的能源消耗,"潘教授说。"这是理解极端条件下二氧化碳水溶液不寻常的物理和化学特性的重要一步。"以前的研究集中在散装溶液中的溶解碳的特性。但是在地球深处或地下碳储存中,水溶液通常被限制在地球材料的孔隙、晶界和裂缝中的纳米级,空间限制和界面化学可能使溶液有根本的不同。含碳流体可以深达数百公里,这是不可能直接观察到的。在实验上,在地球深处发现的极端压力-温度条件下测量它们也是非常具有挑战性的。潘教授是该大学物理学和化学的副教授。该团队还包括博士生NoreStolte和RuiHou。他们进行了模拟,以研究二氧化碳在水中的反应,在纳米封存中的反应。他们将由石墨烯(石墨的一个原子层)和stishovite(一种高压SiO2晶体)纳米密封的碳溶液与溶解在散装溶液中的碳溶液进行比较,发现二氧化碳在纳米密封中的反应比在散装中更大。这项研究为研究地球深处水中更复杂的碳反应铺平了道路,例如钻石的形成、非生物基因石油的起源,甚至是深层生命。作为研究的下一步,该团队希望探索碳是否会进一步反应形成更复杂的分子,如有机物。潘教授开发并应用计算和数值方法,从第一原理理解和预测液体、固体和纳米结构的特性和行为。在高性能超级计算机的帮助下,他的团队为与可持续发展相关的紧迫和基本科学问题寻求答案,如水科学、深层碳循环和清洁能源。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337767.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1337767.htm

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中国将首次开启海上二氧化碳封存中海油表示,这口井将建立起二氧化碳回注地层的“绿色通道”,预计每年可封存二氧化碳30万吨,累计封存二氧化碳150万吨以上,相当于植树近1400万棵,或停开近100万辆轿车。中国海油深圳分公司副总经理兼总工程师郭永宾表示,这口海上二氧化碳封存回注井完全由中国自主设计实施,标志着中国初步形成海上二氧化碳注入、封存和监测的全套钻完井技术和装备体系,填补了海上二氧化碳封存技术的空白。恩平15-1油田位于深圳西南约200公里的南海东部海域,平均水深约90米,是中国南海首个高含二氧化碳油田。经过一系列关键技术研究,中海油最终确定将二氧化碳封存在距离恩平15-1平台约3公里处的“穹顶”式地质构造中。该种地质构造类似一个倒扣在地底下的“巨碗”,具有自然封闭性,能够长期稳定地罩住二氧化碳。据悉,二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS),是世界公认的具有巨大商业化应用潜力的碳减排技术之一。而在此之前,中国二氧化碳封存项目多为陆地封存。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350349.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1350349.htm

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释放粘土的力量:它可以是捕获空气中二氧化碳的关键吗?桑迪亚国家实验室的生物工程师SusanRempe(左)和化学工程师TuanHo通过一种粘土的化学结构的艺术表现进行观察。他们的团队正在研究如何利用粘土来捕获二氧化碳。资料来源:克雷格-弗里茨/桑迪亚国家实验室照片在桑迪亚化学工程师TuanHo的领导下,该团队一直在使用强大的计算机模型,结合实验室实验,研究一种粘土如何吸收和储存二氧化碳。科学家们在本周早些时候发表在《物理化学快报》上的一篇论文中分享了他们的初步发现。该论文的主要作者Ho说:"这些基本发现有可能用于直接空气捕集;这就是我们正在努力的方向。粘土真的很便宜,而且在自然界中很丰富。如果这个高风险、高回报的项目最终产生了一项技术,这应该使我们能够大大降低直接空气碳捕获的成本。"为什么要捕获碳?碳捕获和封存是指从地球大气层中捕获多余的二氧化碳并将其储存在地下深处的过程,目的是减少气候变化的影响,如更频繁的严重风暴、海平面上升以及干旱和野火增加。这种二氧化碳可以从燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施(如水泥窑),或直接从空气中捕获,这在技术上更具挑战性。碳捕集和封存被广泛认为是正在考虑用于气候干预的最没有争议的技术之一。桑迪亚生物工程师和该项目的高级科学家SusanRempe说:"我们想要低成本的能源,而不破坏环境。我们可以以一种不产生那么多二氧化碳的方式生活,但我们不能控制我们的邻居做什么。直接空气碳捕获对于减少空气中的二氧化碳数量和减轻我们邻居释放的二氧化碳非常重要。"Ho想象,基于粘土的设备可以像海绵一样用来吸收二氧化碳,然后二氧化碳可以从海绵中"挤"出来并被抽到地下深处。或者粘土可以更像一个过滤器,从空气中捕捉二氧化碳进行储存。除了便宜和广泛使用之外,粘土还很稳定,并且有很高的表面积--它由许多微小的颗粒组成,而这些颗粒又有比人类头发直径小十万倍的裂缝和缝隙。Rempe说,这些微小的空腔被称为纳米孔,化学性质可以在这些纳米级的孔隙中发生变化。这并不是Rempe第一次研究用于捕获二氧化碳的纳米结构材料。事实上,她是一个研究将二氧化碳转化为水稳定的碳酸氢盐的生物催化剂的团队的成员,该团队定制了一个极薄的纳米结构的膜来保护生物催化剂,并为他们受生物启发的碳捕捉膜获得了专利。当然,这种膜不是用廉价的粘土制成的,最初是为了在燃烧化石燃料的发电厂或其他工业设施中发挥作用,Rempe说。"这是同一个问题的两个互补的可能解决方案,"她说。如何模拟纳米尺度?分子动力学是一种计算机模拟,研究原子和分子在纳米级的运动和相互作用。通过观察这些相互作用,科学家可以计算出一个分子在特定环境中的稳定性--例如在充满水的粘土纳米孔中。"分子模拟确实是研究分子尺度上的相互作用的有力工具,"Ho说。"它使我们能够充分了解二氧化碳、水和粘土之间发生了什么,目标是利用这些信息来设计一种粘土材料,用于碳捕捉应用。"在这种情况下,分子动力学模拟表明,二氧化碳在潮湿的粘土纳米孔中可以比在普通水中更稳定。这是因为水里的原子不能均匀地分享它们的电子,使得一端略带正电,另一端略带负电。另一方面,二氧化碳中的原子确实均匀地分享它们的电子,就像油与水混合一样,二氧化碳在类似的分子附近更稳定,例如粘土的硅氧区域。由CliffJohnston教授领导的普渡大学的合作者最近用实验证实,限制在粘土纳米孔中的水比普通水吸收更多的二氧化碳。桑迪亚博士后研究员NabankurDasgupta也发现,在纳米孔的油状区域内,将二氧化碳转化为碳酸所需的能量较少,与普通水的相同转化相比,使反应更有利,Ho补充说,通过使这种转换变得有利并需要更少的能量,最终粘土纳米孔的油状区域使其有可能捕获更多的二氧化碳并更容易地储存它。"到目前为止,这告诉我们粘土是一种捕捉二氧化碳并将其转化为另一种分子的好材料,"Rempe说。"而且我们了解了这是为什么,这样合成人员和工程师就可以修改材料,以增强类似油的表面化学性质。模拟也可以指导实验,以测试关于如何促进二氧化碳转化为其他有价值分子的新假设"。该项目的下一步将是利用分子动力学模拟和实验来弄清如何将二氧化碳重新从纳米孔中取出。在三年项目结束时,他们计划构想出一个基于粘土的直接空气碳捕获装置。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346445.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1346445.htm

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