炭素鉱化は、固体鉱物として岩石の二酸化炭素を結合するプロセスです。これは、CO2をキャプチャ、保存、および利用して、プロパティを強化した製品を合成するために利用できる汎用性があり、熱力学的に下り坂のプロセスです。特定の岩石がCO2にさらされ、毎年少量のCO2を恒久的に除去するため、炭素鉱化は遅い速度で自然に発生します。科学者や起業家が直面している中心的な課題は、容認できない社会的または環境的トレードオフを課すことなく、CO2を大規模に反応性鉱物と接触させるコストおよびエネルギー効果の高い方法を見つけています。

地質学的炭素鉱化には、地下の深い岩層へのCO2の注入、または鉱山尾鉱と呼ばれる鉱山の残り物など、地表の壊れた岩への曝露という2つの主要なタイプがあります。注射を通じて炭素鉱化の可能性を秘めた2つの主要な岩石タイプは、玄武岩と超首相と呼ばれる幅広い岩のカテゴリであり、それは非常に多くのマグネシウムと鉄を持っていることを意味します。実験室での研究では、超苦鉄質岩石が最も速い反応時間を持っていることが示されており、パイロット研究では、玄武岩へのCO2の注入が2年以内に鉱化作用につながることが示されています。

鉱山の尾部や産業廃棄物など、表面の砕いた岩石の炭素鉱化作用は、CO2のメートルトンあたり約8ドルかかると推定されています。ただし、これは地元の規模で、すでに採掘されている材料でのみ費用対効果が高いです。採掘が必要な場合、コストは大幅に増加します。深い地下玄武岩質層の炭素鉱化作用は、CO2のメートルトンあたり約30ドルです。

大気から炭素を鉱化できるように炭素を固定する最も効果的な方法は次のとおりです。

*炭素鉱化の可能性を秘めた発火または変成の岩層に地下にある井戸にCO2を注入します。
* CO2を超一倍率の岩または表面の玄武岩にさらします。多くの場合、これらの岩は、アスベスト鉱山の尾部など、粉砕された採掘廃棄物の形です。炭素廃棄物の炭素鉱化は、鉱物を形成するために砕いた岩により多くの表面積があるため、鉱物化のためにCO2地下に注入するよりもはるかに速いプロセスになる可能性があります。ただし、地下にあるほど表面に鉱化できる岩はそれほど多くないため、CO2を表面上の砕いた岩に露出させるよりも、地下注射のために炭素貯蔵の全体の量が高くなります。
*炭素鉱化による堆積塩水炭素貯蔵を補完する。

炭素鉱化の利点は、炭素が大気に戻ることができず、捕獲された炭素を永久に貯蔵することです。鉱化による炭素貯蔵の可能性は、著しく異なる場所ではありますが、米国全体に広がっています。炭素鉱化プロセスを強化することの気候変動の利点は膨大である可能性があり、報告書は、政策立案者と企業が気候変動戦略において炭素鉱化にかなり注意を払うことを推奨しています。
Carbon mineralization is a process of binding carbon dioxide in rocks as a solid mineral. It is a versatile and thermodynamically downhill process that can be harnessed for capturing, storing, and utilizing CO2 to synthesize products with enhanced properties. Carbon mineralization occurs naturally at a slow rate as certain rocks are exposed to CO2, permanently removing small amounts of CO2 from the atmosphere each year. The central challenge facing scientists and entrepreneurs is finding cost- and energy-effective ways to bring CO2 into contact with reactive minerals at scale without imposing unacceptable social or environmental trade-offs.

There are two primary types of geologic carbon mineralization: injection of CO2 into rock formations deep underground, or exposure to broken pieces of rock at the surface, such as leftovers from mining, called mine tailings. The two primary rock types that have the potential for carbon mineralization through injection are basalt and a broad category of rocks called ultramafic, meaning they have extremely high amounts of magnesium and iron. Laboratory studies have shown that ultramafic rocks have the fastest reaction times, and pilot studies have shown that injection of CO2 into basalt can lead to mineralization in under two years.

Carbon mineralization of crushed rocks at the surface, such as mine tailings or industrial waste, has been estimated to cost around $8 per metric ton of CO2. However, this is only cost-effective at the local scale and for already mined materials. If mining is required, the cost increases significantly. Carbon mineralization in deep underground basaltic formations could be around $30 per metric ton of CO2.

The most effective ways to secure carbon from the atmosphere so that it can be mineralized are as follows:

* Injecting CO2 into wells that go deep underground to igneous or metamorphic rock formations that have the potential for carbon mineralization.
* Exposing CO2 to ultramafic rocks or basalt at the surface. Often these rocks are in the form of crushed mining waste, such as asbestos mine tailings. Carbon mineralization of mine waste can be a much faster process than injecting the CO2 underground for mineralization, since there is more surface area on the crushed rocks for the carbon to form minerals. However, there is not nearly as much rock that can be mineralized on the surface as there is underground, so the overall amount of carbon storage is higher for underground injection than exposing CO2 to crushed rock on the surface.
* Complementing sedimentary brine carbon storage with carbon mineralization.

The benefits of carbon mineralization are that the carbon cannot escape back to the atmosphere and that it permanently stores captured carbon. The potential for carbon storage through mineralization is spread throughout the United States, though in markedly different locations. The climate change benefits of enhancing carbon mineralization processes could be enormous, and the report recommends that policy makers and businesses devote considerably more attention to carbon mineralization in their climate change strategies.