注入冰岛深井中的二氧化碳发生了令人惊讶的化学变化。图片来源：J. Matter
 

冰岛研究人员日前表示，他们发明了一种新方法，通过把二氧化碳变成石头从而将这种温室气体封存在地下。发表在最新出版的《科学》杂志上的这项研究成果显示，将二氧化碳注入火山岩能够引发化学反应，并快速形成碳酸盐矿物质，后者有望永远锁住这种温室气体。

尽管这种技术必须克服一些障碍才能投入商业用途，但科学家指出，被称为CarbFix的这一项目为目前陷入困境的通过捕获及封存来自发电厂的二氧化碳从而抵抗全球变暖的努力带来了一线希望。并未参与该项目的美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学地质学家Sally Benson表示：“这是向前迈出的重要一步。”

在全球变暖背景下，怎样处理不断增长的二氧化碳排放是一个世界性难题。作为抑制发电厂排放二氧化碳的一条途径，世界各地数十个试点项目力图测试碳捕获与封存。然而很少有项目能够扩大到商业规模，主要因为其商业成本很高——封存1吨二氧化碳大约需要50至100美元。

二氧化碳捕获与封存同时面临技术上的障碍，最大的一个问题便是在哪里封存捕获的温室气体。大多数研究人员青睐于沉积岩，主要是含有地下水的砂岩或废弃的油井，这是因为长期以来，工业部门有在这里施工的经验。但是科学家担心，覆盖含水层的岩石上的裂缝会让二氧化碳重新泄漏到大气层中。

因此在2006年，冰岛、美国和法国科学家提出了一个不同的想法——将二氧化碳注入地下玄武岩之中。他们知道与砂岩不同，玄武岩含有能够与二氧化碳发生反应的金属，从而能够形成碳酸盐矿物质，例如方解石，这一过程被称为碳酸化作用。

但研究人员认为上述过程可能需要很多年。为了找到问题的答案，他们在雷克雅未克以东25公里的地方开展了CarbFix项目，即将采集自附近一家地热发电厂的二氧化碳注入冰岛地下丰富的玄武岩之中。冰岛有多座活火山，火山喷发形成的玄武岩广泛存在于地下，这种岩石的钙、镁、铁含量高。

这个项目由美国哥伦比亚大学、冰岛大学、冰岛雷克雅未克能源公司、英国南安普敦大学等机构联合实施。2012年，研究人员将220吨二氧化碳注入地表下400米至800米的玄武岩中。他们同时还添加了额外的水，后者能够与气体反应形成矿物反应的关键驱动因素：碳酸。研究人员随后通过在附近监测井中采集样本从而监测了地下的pH值、地球化学及其他特征。

接下来发生的一切让研究人员感到震惊。大约1年半后，一个监测井中的泵不断损坏。当工程师把泵取出来后，发现上面覆盖着白色和绿色的污垢。测试后发现是方解石，并含有大量碳示踪剂，这标志着它是一种碳酸化作用的产物。

“我们的研究结果显示，所注入的二氧化碳含量的95%至98%在不到两年内便发生了钙化（即转化为固态碳酸盐），”论文第一作者、南安普敦大学地质工程学副教授Juerg Matter在一份声明中说，“这个速度非常令人吃惊。”

Matter说，固态碳酸盐矿物质没有泄漏风险，因而这种方式可以永久且对环境无害地封存二氧化碳。玄武岩是地球上最常见的岩石类型之一，在世界许多地方的大陆边缘地带广泛存在，因此有潜力用于大量封存二氧化碳。

但专家也表示，用上述方法将二氧化碳注入玄武岩层之前，需先把二氧化碳与水混合，因而所需用水量非常大，封存1吨二氧化碳需要大约25吨水。未来可以探索使用海水来解决这个问题。

CarbFix项目是一个小型试点项目，目前冰岛雷克雅未克能源公司正在开展更大规模的试验，把从一个地热发电厂每年捕捉的近5000吨二氧化碳封存到地下。研究人员认为，这种新型固碳技术将会提高公众对碳捕捉与封存技术的接受度。（来源：中国科学报 赵熙熙）