冰岛研究人员称，他们发现了一种将地下深处的温室气体二氧化碳（CO2）变成石头的新方法。本周在《Science》发表的研究结果表明，注入火山岩的CO2触发了一个可以快速形成新碳酸盐矿物的反应，将气体永远固定。该技术克服了一些很困难的障碍，使得其具有商业利益。由于通过捕集和储存二氧化碳来对抗因发电厂引起的气候变化所付出的的努力一直未见成效，科学家认为这个被称为固碳 (CarbFix)的项目带来了一线希望的曙光。来自斯坦福大学(StanfordUniversity)但未加入这个项目的地质学家Sally Benson 认为：“这是一个很大的进步。”
世界各地有很多试验计划在尝试通过碳捕集与封存（CCS）来减少发电厂的二氧化碳排放。但由于高昂的成本一直未被普及，每封存一吨二氧化碳就估计要花费50到100美金。
CCS还面临着技术障碍，其中一个最大的问题就是在哪里存储被捕集的气体。多数研究者倾向于形成沉积岩，而砂石常常用来贮藏咸的地下水或枯竭的油井，因为工业有这方面长期运作的经验。但科学家担心，这些用来盖住储存层的岩石中的裂缝会让CO2泄漏到大气中。
于是在2006年，冰岛，美国和法国的科学家们提出了另一种方法：将二氧化碳注入玄武岩的地下层还有那些在海洋底层、裸露在部分陆地之上的深色的火成岩。他们认为不像砂石，玄武岩可以与二氧化碳反应，通过碳化作用的过程形成碳酸盐矿物如方解石。但他们认为这个过程可能需要很多年。为了找到答案，他们在雷克雅未克以东25公里的地方进行固碳(CarbFix)实验，利用在附近地热发电站收集到的地下岩浆冷却起泡时形成的玄武岩，通过不同剂量的配比和二氧化碳进行反应。
2012年，研究人员注入220吨的二氧化碳和监测用的重碳*（碳的同位素）到地表400米至800米以下的玄武岩中。他们也额外加入了水，它与气体反应形成矿物反应所需的关键物质，碳酸。然后他们从附近测试井中取样，来监测地下的pH值、地球化学参数等特征。
但接下来发生的事情使这个团队颇为震惊。大约一年半后，监测井内的井泵内一直出现故障。沮丧之余，工程师拽出了泵，发现它的外层附着着白色和绿色的水垢。经测试后确认为方解石，它被重碳示踪剂标记为是碳酸化的产物。
通过在地下水中碳溶解的测量表明，95％以上被注入的碳已经转化为方解石等矿物质。 “碳酸化发生得如此之快着实令人震惊，”来自英国南安普顿大学（University of Southampton）CarbFix的地质学家Juerg Matter说道。因为之前通过实验室试验和计算机模拟，Matter的团队和其他研究小组认为玄武岩中的碳酸化至少需要十年。 （因为砂岩含水层非常不活泼，所以一般在CCS的测试地点需要几个世纪的时间完成碳酸化）。
“对于将二氧化碳永久地储存在地下并且没有泄漏的风险来说，迅速碳酸化是一个可行的方法，” Matter说道。在华盛顿瓦卢拉附近的哥伦比亚河有一个类似的未发表数据资料的项目，也得出了相似的结论。而且由于很多玄武岩都可以在陆地或沿海形成，从而使得发电厂可以利用CCS， “但不要靠近沉积岩或枯竭的油井，” Matter补充道。
为了确保大部分注入的碳被矿化，我们需要更大的现场测试，哥伦比亚大学(Columbia University)的地质学家PeterKelemen说道（哥伦比亚大学是CarbFix的合作伙伴，但Kelemen并不参与该项目）。斯坦福大学(StanfordUniversity)的Benson认为增大测试的规模也可以确保反应速度不会变成一个缺点。但是如果碳酸化产生矿物质迅速堵塞玄武岩的孔隙，她担心，它们会使二氧化碳困在注入点附近，而不是扩散到整个岩石。
但是就连CarbFix的科学家都不能否认玄武岩中CCS最大的障碍是财力：电力公司并没有很大的动力去实现它。Matter承认道：“如果对于碳的排放没有任何代价，那么就不会有商业计划，” 并希望决策者可以给予一种激励。否则，玄武岩项目可能遭受与世界各地其他CCS项目商业化失败的同样的命运。同时，Benson表示，在冰岛这个项目成功发展是很受欢迎的，而且我们应该多利用一些积极正面的消息。
翻译：孙逢玥
审校：颜磊
http://www.sciencemag.org/news/2016/06/underground-injections-turn-carbon-dioxide-stone
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