بر اساس یک مطالعه جدید توسط دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ گاز CO2 محصور در اعماق زمین می تواند نقش بزرگتری در تغییرات آب و هوایی نسبت به آنچه قبلا تصور می شد ایفا کند.
به گزارش تکناک، این تحقیق به رهبری پروفسور پان دینگ، انحلال CO2 در آب و اثرات بالقوه آن بر کاهش بازگشت کربن از اعماق زمین به جو را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
اکثریت قریب به اتفاق کربن زمین در اعماق زمین مدفون است. این کربن در عمق زمین بر شکل و غلظت کربن در نزدیکی سطح تأثیر می گذارد، که به نوبه خود می تواند بر وضعیت اقلیم جهانی در طول دوره های زمین شناسی تأثیر بگذارد. بنابراین ارزیابی میزان کربن در مخازن عمیق صدها کیلومتر زیر زمین بسیار مهم است.
پروفسور پان توضیح داد: تحقیقات موجود بر روی گونه های کربن در بالای سطح زمین یا نزدیک به آن متمرکز شده است. با این حال، بیش از 90 درصد کربن زمین در پوسته، گوشته و حتی هسته ذخیره میشود که به خوبی شناخته شده نیست.
تیم او با استفاده از شبیهسازیهای اصول اولیه در فیزیک، دریافت که CO2 ممکن است فعالتر از آنچه قبلا تصور میشد در چرخه کربن در عمق زمین باشد، که تا حد زیادی بر انتقال کربن بین مخازن عمیق و نزدیک به سطح زمین تأثیر میگذارد.
پروفسور پان می گوید :انحلال CO2 در آب یک فرآیند روزمره است، اما وجود آن در همه جا اهمیت آن را رد می کند. این پیامدهای بزرگی برای چرخه کربن زمین دارد که عمیقاً بر تغییرات آب و هوای جهانی در دوره های زمین شناسی و مصرف انرژی انسان تأثیر می گذارد.
این مطالعه نشان داد که محدود کردن CO2 و آب در مواد معدنی نانومتخلخل مناسب ممکن است کارایی ذخیرهسازی کربن زیرزمینی را افزایش دهد.
این نشان میدهد که در تلاشهای جذب و ذخیرهسازی کربن، محصور کردن CO2 همراه با آب درحفره های مقیاس نانوی سنگها ، روشی مطمئن برای ذخیره دائمی کربن در زیر زمین با ریسک کم بازگشت به اتمسفر است.
مطالعات قبلی بر روی خواص کربن محلول در محلولهای حجیم متمرکز بودند. اما در اعماق زمین یا ذخیرهسازی کربن زیرزمینی، محلولهای آبی اغلب به مقیاس نانو در حفرهها، مرزهای دانهها و شکستگیهای مواد زمین محصور میشوند.
سیالات حاوی کربن می توانند تا صدها کیلومتر عمق داشته باشند که مشاهده مستقیم آنها غیرممکن است. از نظر تجربی، اندازهگیری آنها در شرایط فشار و دمای شدید در اعماق زمین نیز بسیار چالش برانگیز است.
با مقایسه محلولهای کربنی محصور شده توسط گرافن، یک لایه اتمی از گرافیت، و استیشوویت (یک کریستال پرفشار SiO2 ) با محلولهای حل شده در محلولهای حجیم، آنها دریافتند که CO2 محصور شده در مقیاس نانو بیشتر از حجم عظیمی از آن واکنش نشان میدهد.
این تحقیق راه را برای مطالعات واکنشهای پیچیدهتر کربنی در آب در اعماق زمین، مانند تشکیل الماس، منشأ بیوژنیک نفت و حتی حیات در عمق زمین هموار میکند. به عنوان گام بعدی این مطالعه، تیم امیدوار است بررسی کند که آیا کربن ممکن است برای تشکیل ملکول های پیچیده تر مانند ماده آلی واکنش بیشتری نشان میدهد یا نه.
پروفسور پان روشهای محاسباتی و عددی را برای درک و پیشبینی خواص و رفتار مایعات، جامدات و نانوساختارها از اصول اولیه توسعه داده و به کار میبرد. تیم او با کمک ابررایانههای با کارایی بالا، به دنبال پاسخ فوری به سؤالات علمی و اساسی مرتبط با توسعه پایدار، مانند علم آب، چرخه کربن عمیق و انرژی پاک است.
