10月22日消息,ChemRxiv于10月22日发布预印本"Stimulated geological CO2 reduction(刺激地质CO2还原)",第一作者Yifan Gao,通讯作者Iwnetim Abate(研究团队还包括Jakob Nielsen、Hugh Smith等)。该工作提出了一条将捕集后的CO2转化与地质还原力直接耦合的新路径。

将CO2转化为化学品通常需要外部电力或氢气输入。该研究证明:在"刺激地质CO2还原"(Geo-CO2R)框架下,富二价铁(Fe(II))天然矿物在氧化过程中释放的还原当量,可以直接驱动注入的无机碳发生还原转化。实验中,天然橄榄岩将注入的13C标记碳酸氢盐在六小时内转化为经同位素验证的13C-甲酸盐,其质量与时间归一化产率比此前报道的最强橄榄岩体系高出五个数量级以上。

机理层面,研究识别出两条设计规则:碳酸氢盐体系可最大限度抑制化学计量酸碱漂移,维持处于"生产性窗口"的界面pH;钾离子(K+)相比钠离子更有利于水的解离,形成更具流动性的界面水合环境,促进质子耦合的碳酸氢盐还原。基于机理的调控进一步提升了甲酸盐产率。

作者的推算显示:将实验室测得的天然岩石产率外推至"刺激岩层"框架,即便仅少部分可及地层维持该活性,其原位生产能力也具备潜在商业相关性;上限估算表明,岩石晶格中的电子库存足以还原数百万亿吨CO2——相当于当前全球年排放量数万年的总量。

对行业读者的意义:这一路径若走向现场试验,地下咸水层/岩层将不再是单纯的碳封存空间,而可能成为"地质反应器",与CO2捕集端耦合生产甲酸盐等化学品;其不依赖外部电力与绿氢的属性,为碳利用的成本难题提供了一个非常规解法。该工作目前为预印本,结论尚待同行评审。 (来源:ChemRxiv)