Enabling CO2 mineralisation through pore to field-scale tracking of carbonate precipitation: INCLUSION

通过碳酸盐沉淀的孔隙到现场规模的跟踪实现二氧化碳矿化:纳入

基本信息

  • 批准号:
    NE/X014789/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 103.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and International Energy Agency (IEA) both cite that carbon capture and storage (CCS) is the only technology capable of decarbonising major industry, particularly the high emitting cement, steel and petrochemical sectors. These industries are major sources of employment and economic growth that will remain important in our evolving societies.Despite the urgent need for CCS, global rollout has been slow, held back by concerns that CO2 injected underground for storage may leak to the surface. The safety and public buy-in for CCS depends on secure long-term storage of CO2. The majority of existing CCS projects inject CO2 into sedimentary basins, which depend on a cap rock seal to prevent CO2 leakage and require costly monitoring to assure secure storage. In contrast, injection of CO2 into suitable, reactive basaltic rocks, can result in rapid reaction of the CO2 into new stable minerals, effectively turning the CO2 to stone, locking it away for good.Suitable reactive rocks for CO2 mineralisation comprise almost two-thirds of the Earth, forming most ocean floor and some ten percent of continental landmasses. This includes several vast flood basalts located near to the countries that release the most CO2 to the atmosphere (e.g. Columbia River Basalts, USA, Deccan Traps, India). It is cited that 30-40 GtCO2, equal to all man-made CO2 emitted in 2012, is already locked-up in minerals within Icelandic geothermal systems.Scale up of these estimates implies that CO2 mineralisation in basaltic rocks offers secure storage for 10 to 100 times more carbon than will be emitted through combustion of all fossil fuels remaining on Earth. However, despite this vast potential, the true storage resource is not yet known, as the technique has so far remained limited to lab and small volume field experiments. The only industrial-scale example are the CarbFix projects, at the Hellisheidi geothermal field in Iceland. This project, operating since 2012, captures CO2 and H2S by bubbling them through water, injecting the resulting gas-charged water into subsurface basalts, liberating mineral ions and inducing precipitation of carbonate and sulphide minerals.The CO2 mineralisation process relies on the continued exposure of reactive mineral surfaces and hence on the maintenance of fluid flow through the reactive rocks. Current estimates of the amount of CO2 that can be mineralised do not take into account how long CO2 injection at a site can be economical, posing uncertainty as to where it can take place and on how much CO2 can be mineralised at different locations. This is because rapid carbonate mineral precipitation could quickly clog up existing space, limiting the capacity for locking away CO2. However, field and laboratory observations show that the newly precipitated minerals can break the rocks and increase fluid flow through them, enabling precipitation to continue. How these processes compete and balance is uncertain at present, which is a critical issue that limits investment in industrial scale mineralisation projects.This project will address this key knowledge gap by determining how pore scale processes control industrial scale CO2 mineralisation through integration of micro-scale carbonate mineral analysis, state-of-the-art core scale 4D x-ray imaging and novel field-scale inherent CO2 fingerprinting tools. This will be directly facilitated by collaboration with CarbFix, the world's leading CO2 mineralisation tests.The project will provide unrivalled pore to field scale understanding of CO2 mineralisation and produce an evidence-based framework for optimising industrial-scale CO2 mineralisation and refining global estimates of where and how much CO2 can be mineralised. This will de-risk global storage estimates and aid commercial rollout of the process, enabling the technique to contribute to the CO2 emissions reduction urgently required to limit climate change.
政府间气候变化专门委员会(IPCC)和国际能源署(IEA)都指出,碳捕获与封存(CCS)是唯一能够使主要工业脱碳的技术,特别是高排放的水泥、钢铁和石化行业。这些行业是就业和经济增长的主要来源,在我们不断发展的社会中仍将是重要的。尽管迫切需要CCS,但由于担心注入地下储存的二氧化碳可能会泄漏到地面,全球推广工作一直进展缓慢。CCS的安全性和公众购买取决于二氧化碳的长期安全储存。大多数现有的CCS项目将二氧化碳注入沉积盆地,这依赖于盖层密封来防止二氧化碳泄漏,并且需要昂贵的监测来确保安全储存。相反,将二氧化碳注入合适的活性玄武岩中,可以导致二氧化碳快速反应成新的稳定矿物,有效地将二氧化碳转化为石头,永久地将其锁住。适合二氧化碳矿化的活性岩石几乎占地球的三分之二,构成了大部分的海底和约10%的大陆。这包括位于向大气释放最多二氧化碳的国家附近的几个巨大的洪水玄武岩(例如,美国的哥伦比亚河玄武岩,印度的德干暗色岩)。据报道,30-40亿吨二氧化碳,相当于2012年所有人为排放的二氧化碳,已经被锁定在冰岛地热系统的矿物中。扩大这些估计意味着,玄武岩中的二氧化碳矿化提供了比地球上所有化石燃料燃烧所排放的碳多10到100倍的安全储存。然而,尽管有巨大的潜力,真正的存储资源尚不清楚,因为该技术迄今仍局限于实验室和小体积的现场实验。唯一的工业规模的例子是冰岛Hellisheidi地热田的CarbFix项目。该项目自2012年开始运营,通过在水中鼓泡捕获二氧化碳和H2S,将产生的充满气体的水注入地下玄武岩,释放矿物离子,诱导碳酸盐和硫化物矿物沉淀。二氧化碳矿化过程依赖于活性矿物表面的持续暴露,因此依赖于通过活性岩石的流体流动的维持。目前对可矿化的二氧化碳量的估计没有考虑到在一个地点注入二氧化碳多长时间是经济的,这给在哪里可以发生以及在不同地点可以矿化多少二氧化碳带来了不确定性。这是因为快速的碳酸盐矿物沉淀会迅速堵塞现有空间,限制锁住二氧化碳的能力。然而,现场和实验室观察表明,新沉淀的矿物可以破坏岩石,增加岩石中的流体流动,使降水继续进行。这些过程如何竞争和平衡目前尚不确定,这是限制工业规模矿化项目投资的关键问题。该项目将通过集成微尺度碳酸盐矿物分析、最先进的岩心尺度4D x射线成像和新型现场尺度固有二氧化碳指纹识别工具,确定孔隙尺度过程如何控制工业规模的二氧化碳矿化,从而解决这一关键知识缺口。这将通过与世界领先的二氧化碳矿化测试公司CarbFix的合作直接促进。该项目将为二氧化碳矿化提供无与伦比的现场尺度的孔隙理解,并为优化工业规模的二氧化碳矿化提供一个基于证据的框架,并改进全球对二氧化碳矿化地点和数量的估计。这将降低全球储存估算的风险,并有助于该过程的商业推广,使该技术能够为限制气候变化迫切需要的二氧化碳减排做出贡献。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reconstructing the temperature and origin of CO2 mineralisation in CarbFix calcite using clumped, carbon and oxygen isotopes
使用团块碳和氧同位素重建 CarbFix 方解石中 CO2 矿化的温度和起源
  • DOI:
    10.1016/j.apgeochem.2024.105925
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Holdsworth C
  • 通讯作者:
    Holdsworth C
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Stuart Gilfillan其他文献

New insights into geologic CO<sub>2</sub> sequestration from natural analogues of the Colorado Plateau and Rocky Mountain provinces, USA
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2006.06.409
  • 发表时间:
    2006-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Stuart Gilfillan;Chris Ballentine;Greg Holland;Barbara Sherwood Lollar;Scott Stevens;Martin Schoell;Martin Cassidy
  • 通讯作者:
    Martin Cassidy

Stuart Gilfillan的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Stuart Gilfillan', 18)}}的其他基金

Applying natural tracer technologies in the environmental monitoring of unconventional gas extraction
自然示踪技术在非常规天然气开采环境监测中的应用
  • 批准号:
    NE/L008475/1
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Research Grant
Fingerprinting captured CO2 using natural tracers: Determining CO2 fate and proving ownership
使用天然示踪剂指纹识别捕获二氧化碳:确定二氧化碳的命运并证明所有权
  • 批准号:
    EP/K036033/1
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Research Grant
Investigating the role of natural tracers in subsurface CO2 storage and monitoring
研究天然示踪剂在地下二氧化碳储存和监测中的作用
  • 批准号:
    NE/G015163/1
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Fellowship

相似国自然基金

基于接力催化的CO2加氢直接高选择性制乙烯多功能催化剂的研究
  • 批准号:
    JCZRYB202500767
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
页岩微纳米孔隙水的移动性及CO2-水-岩反应对CH4/CO2运移的影响机制
  • 批准号:
    JCZRQN202500299
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
深部咸水层CO2 封存盖层多尺度蠕变特性及临界幂律灾变机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒽醌功能化的介孔氮化碳催化有机污染物光降解耦合CO2光还原转化为燃料的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
不同相态CO2对深部低渗不可采煤层气藏二氧化碳封存机制及潜力评估
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型核壳金属氧化物@沸石双功能催化剂可控制备及温室气体CO2加氢制乙烯反应机制的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
海洋溶解CO2传感器应用于原位长期监测的适应性改进
  • 批准号:
    MS25D060007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于多尺寸Ag基团簇电催化还原CO2的机器学习理论研究
  • 批准号:
    QN25A040007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
有序合金电催化CO2还原
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    100.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于CuM纳米簇非对称脉冲电催化 CO2/NO3-共还原合成尿素研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Plasmonic Mg-based catalysts for low temperature sunlight-assisted CO2 activation (MgCatCO2Act)
用于低温阳光辅助 CO2 活化的等离子体镁基催化剂 (MgCatCO2Act)
  • 批准号:
    EP/Y037294/1
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Research Grant
NSFDEB-NERC: Spatial and temporal tradeoffs in CO2 and CH4 emissions in tropical wetlands
NSFDEB-NERC:热带湿地二氧化碳和甲烷排放的时空权衡
  • 批准号:
    NE/Z000246/1
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: Non-Linearity and Feedbacks in the Atmospheric Circulation Response to Increased Carbon Dioxide (CO2)
合作研究:大气环流对二氧化碳 (CO2) 增加的响应的非线性和反馈
  • 批准号:
    2335762
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: CAS: Organic Photochemistry for Light-Driven CO2 Capture and Release
职业:CAS:光驱动二氧化碳捕获和释放的有机光化学
  • 批准号:
    2338206
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Modulating H2O Activity Promotes CO2 Reduction to Multi-Carbon Products
调节 H2O 活性可促进多碳产品的 CO2 还原
  • 批准号:
    2326720
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAS: Optimization of CO2 to Methanol Production through Rapid Nanoparticle Synthesis Utilizing MOF Thin Films and Mechanistic Studies.
CAS:利用 MOF 薄膜和机理研究,通过快速纳米粒子合成优化 CO2 生产甲醇。
  • 批准号:
    2349338
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAS: Supported Intermetallic Catalysts for Tandem Conversion of Light Alkanes and CO2
CAS:用于轻质烷烃和 CO2 串联转化的负载型金属间催化剂
  • 批准号:
    2400183
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PIRE: DUST stimulated drawn-down of atmospheric CO2 as a trigger for Northern Hemisphere Glaciation
PIRE:灰尘刺激大气中二氧化碳的减少,引发北半球冰川作用
  • 批准号:
    2420451
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Non-Linearity and Feedbacks in the Atmospheric Circulation Response to Increased Carbon Dioxide (CO2)
合作研究:大气环流对二氧化碳 (CO2) 增加的响应的非线性和反馈
  • 批准号:
    2335761
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CO2の吸収・利用+貯留が可能な海洋性石灰藻 円石藻の比較ゲノムに基づく脱炭素の開発
基于可吸收、利用和储存二氧化碳的海洋钙质藻类 Coccolithophyta 的比较基因组开发脱碳技术
  • 批准号:
    24K09189
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 103.6万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了