Identyfikacja niektórych właściwości strukturalnych skał bazaltowych w kontekście wykorzystania ich w procesie mineralnej karbonatyzacji

• Autorzy: Skiba Marta , Kudasik Mateusz , Pajdak Patrycja , Niekowal Patrycja

Warianty tytułu

EN

Identification of some structural properties of basalts in the context of their use in the process of mineral carbonation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano podstawowe założenia naturalnego procesu składowania dwutlenku węgla (CO2) w skałach magmowych – karbonatyzacji mineralnej, na przykładzie bazaltu. Zdefiniowano również najważniejsze etapy i parametry procesu. Ponadto dokonano identyfikacji niektórych właściwości strukturalnych skał pochodzących z trzech polskich kopalń bazaltów: „Winna Góra”, „Męcinka” i „Gronów”, należących do Środkowoeuropejskiej Prowincji Bazaltowej. Wyznaczono porowatość otwartą, pojemność sorpcyjną względem CO2 i powierzchnię właściwą BET metodą niskociśnieniowej adsorpcji azotu i dwutlenku węgla. Metodą skaningową SEM-EDS określono skład elementarny próbek, ze szczególnym uwzględnieniem zawartości pierwiastków biorących czynny udział w procesie mineralnej karbonatyzacji.

EN

The article describes the basic principles of the natural process of carbon dioxide (CO2) storage in magmatic rocks – mineral carbonation, using basalt as an example. The most important stages and parameters of the process were also defined. In addition, some structural properties of rocks from three Polish basalt mines: “Winna Góra”, “Męcinka” and “Gronów”, belonging to the Central European Volcanic Province were identified. Open porosity, sorption capacity with respect to gaseous CO2 and specific surface area of BET were determined by low-pressure nitrogen and carbon dioxide adsorption. The elemental composition of the samples was determined using the SEM-EDS scanning method, with particular emphasis on the content of elements actively involved in the mineral carbonation process.

Słowa kluczowe

PL

składowanie CO2; CCS; bazalty; skały magmowe; mineralna karbonatyzacja

EN

carbon dioxide; CO2 storage; CCS; basalts; magmatic rocks; mineral carbonation

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 25, nr 1-4
• Strony: 43--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Skiba Marta

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, ul. Władysława Reymonta 27, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-5037-5642

autor

Kudasik Mateusz

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, ul. Władysława Reymonta 27, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-1417-308X

autor

Pajdak Patrycja

• Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii, ul. Gronostajowa 2, 30-387 Kraków

autor

Niekowal Patrycja

• Uniwersytet Wrocławski, Wydział Biotechnologii, ul. Fryderyka Joliot-Curie 14a, 50-383 Wrocław

Bibliografia

• [1] Andreani M., Luquot L., Gouze P., Godard M., Hoisé E., Gibert B. Experimental Study of Carbon sequestration reactions controlled by the percolation of CO2-rich brine through peridotites. Environ. Sci. Technol. 43 (4), 2009, 1226-1231.
• [2] Clark D.E., Galeczka I.M., Dideriksen K., Voigt M.J., Wolff-Boenisch D., Gislason, S.R. Experimental observations of CO 2-water-basaltic glass interaction in a large column reactor experiment at 50°C. Int. J. Greenh. Gas Control, 89, 2019, 9-19.
• [3] Ellis A.J. The solubility of calcite in carbon dioxide solutions. Am. J. Sci., 257, 1959, 354-365.
• [4] Galeczka I., Wolff-Boenisch D., Gislason, S. Experimental Studies of Basalt-H2O-CO 2 Interaction with a High Pressure Column Flow Reactor: the Mobility of Metals. Energy Procedia, 37, 2013, 5823-5833.
• [5] Gislason S.R., Wolff-Boenisch D., Stefansson A., Oelkers E.H., Gunnlaugsson E., Sigurdardottir H., Sigfusson B., Broecker W.S., Matter J.M., Stute M., Axelsson G., Fridriksson T. Mineral sequestration of carbon dioxide In basalt: A pre-injection overview of the CarbFix project. International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 4 (3), 2010, 537-545.
• [6] Gudbrandsson S., Wolff-Boenisch D., Gislason S. R., Oelkers E.H. An experimental study of crystalline basalt dissolution from 2 ≤ pH ≤ 11 and temperatures from 5 to 75 oC. Geochim. Cosmochim. Acta, 75 (19), 2011, 5496-5509
• [7] Gysi A.P., Stefánsson A. CO 2 -water–basalt interaction. Low temperature experiments and implications for CO 2 sequestration into basalts. Geochim. Cosmochim. Acta, 81, 2012, 129-152.
• [8] Lackner K.S., Wendt C.H., Butt D.P., Joyce L.E., Sharp D.H. Carbon dioxide disposal in carbonate minerals. Energy, Vol. 20 (11), 1995, 1153-1170.
• [9] Matter J.M., Stute M., Snæbjörnsdottir S.Ó., Oelkers E.H., Gislason S.R., Aradottir E.S., Sigfusson B., Gunnarsson I., Sigurdardottir H., Gunnlaugsson E., Axelsson G., Alfredsson H.A., Wolff-Boenisch D., Mesfin K., Taya D.F. de la R., Hall J., Dideriksen K., Broecker W.S. Rapid carbon mineralization for permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions. Science, 352 (6291), 2016, 1312-1314.
• [10] Lisabeth H.P., Zhu W., Kelemen P.B., Ilgen A. Experimental evidence for chemo-mechanical coupling during carbon mineralization in ultramafic rocks. Earth Planet. Sci. Lett., 474, 2017, 355-367.
• [11] Prigiobbe V., Mazzotti M. Dissolution of olivine in the presence of oxalate, citrate, and CO 2 at 90°C and 120°C. Chem. Eng. Sci., 66 (24), 2011, 6544-6554.
• [12] Saldi G.D., Jordan G., Schott J., Oelkers, E.H. Magnesite growth rates as a function of temperature and saturation state. Geochim. Cosmochim. Acta, 73, 2009, 5646-5657.
• [13] Sing K.S.W. Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendations 1984). Pure and Applied Chemistry, 57 (4), 1985, 603-619.
• [14] Snæbjörnsdóttir S.O., Sigfússon B., Marieni C., Goldberg D., Gislason S.R., Oelkers E.H. Carbon dioxide storage through mineral carbonation. Nat. Rev. Earth Environ., 1, 2020, 90-102.
• [15] Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki E. Mineralna Karbonatyzacja Przy Zastosowaniu Surowców Naturalnych Metodą Redukcji CO2? Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Vol. 30, No 3, 2014, p. 99-110.
• [16] Van Noort R., Wolterbeek T.K., Drury M.R., Kandianis M.T., Spiers C.J. The force of crystallization and fracture propagation during in-situ carbonation of peridotite. Minerals, 7, 2017, 190
• [17] Wang F., Giammar D.E. Forsterite Dissolution in Saline Water at Elevated Temperature and High CO 2 Pressure. Environ. Sci. Technol., 47 (1), 2013, 168-173.
• [18] Wolterbeek T.K.T., Noort R.V., Spiers C.J. Reaction-driven casing expansion: Potential for wellbore leakage mitigation. Acta Geotech., 13, 2018, 341-366.
• [19] Zhu W., Fusseis F., Lisabeth H., Xing T., Xiao X., De Andrade V., Karato S.I. Experimental evidence of reaction‐induced fracturing during olivine carbonation. Geophys. Res. Lett., 43, 2016, 9535-9543.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).