Parisavtalet förbinder nationer att begränsa den globala uppvärmningen till mindre än 2˚C i slutet av seklet. Dock, det blir alltmer uppenbart att, att möta en så stor utmaning, samhällen kommer att behöva göra mer än att bara minska och begränsa koldioxidutsläppen. Det verkar troligt att storskalig avlägsnande av växthusgaser från atmosfären kan krävas:så kallade "negativa utsläpp".

En möjlighet är att använda avfall från gruvdrift för att fånga CO₂ till nya mineraler, låsa den ur atmosfären. Tanken är att utnyttja och påskynda samma geologiska processer som har reglerat jordens klimat och ytmiljö under 4,5 miljarder år av dess existens.

Över hela världen, djupt och öppet gruvdrift har lämnat efter sig enorma högar av värdelöst spillror-"överbelastningen" av sten eller jord som en gång låg ovanför användbar kol- eller metallmalm. Ofta, detta spillror lagras på soptippar tillsammans med små fragment av gruvavfall - de "avfall" eller "böter" som finns kvar efter bearbetningen av malmen. Det finkorniga avfallet är särskilt reaktivt, kemiskt, eftersom mer yta exponeras.

Mycket energi läggs på att utvinna och krossa allt detta avfall. Dock, bryta stenar i mindre bitar exponerar mer fräscha ytor, som kan reagera med CO₂. I det här sammanhanget, energi som används vid gruvdrift skulle själv kunna skördas och användas för att minska atmosfäriskt kol.

Detta är en av de fyra teman i ett nytt forskningsprogram på 8,6 miljoner pund som lanserades av Storbritanniens naturmiljöforskningsråd, som kommer att undersöka nya sätt att vända utsläpp och ta bort växthusgaser från atmosfären.

Processen vi vill påskynda är "karbonatsilikatcykeln", även känd som den långsamma kolcykeln. Naturliga silikatstenar som granit och basalt, vanligt vid jordens yta, spela en viktig roll för att reglera kol i atmosfären och haven genom att ta bort koldioxid från atmosfären och förvandla det till karbonatstenar som krita och kalksten.

Atmosfäriskt koldioxid och vatten kan reagera med silikatstenarna för att lösa upp element som de innehåller som kalcium och magnesium i vattnet, som också suger upp CO₂ som bikarbonat. Denna svaga lösning är det naturliga flodvattnet som rinner till haven, som innehåller mer än 60 gånger mer kol än atmosfären. Det är här, i haven, att kalcium och bikarbonat kan rekombinera, under miljontals år, och kristalliseras som kalcit eller krita, ofta initieras av marina organismer när de bygger sina skal.

I dag, floder levererar hundratals miljoner ton kol varje år till haven, men detta är fortfarande cirka 30 gånger mindre än kolutsläppshastigheten i atmosfären på grund av förbränning av fossila bränslen. Med tanke på enorma geologiska tidsskalor, dessa processer skulle återställa atmosfärisk CO₂ till sitt normala stabila tillstånd. Men vi har inte tid:minskningen av koldioxidutsläpp från industrialiseringen gör det lätt att balansera naturens bästa insatser.

Den naturliga processen tar miljontals år - men kan vi göra det på decennier? Forskare som tittar på accelererad upplösning av gruvavfall kommer att försöka svara på ett antal pressande frågor. Gruppen i Cambridge som jag leder kommer att undersöka om vi kan påskynda processen med silikatmineraler från redan befintligt gruvavfall som löses upp i vatten. Vi kan till och med kunna utnyttja vänliga mikrober för att öka reaktionshastigheterna.

En annan del av samma projekt, utförs av kollegor i Oxford, Southampton och Cardiff, kommer att studera hur kalcium och magnesium som frigörs från silikatgruvavfallet kan reagera tillbaka till mineraler som kalcit, att låsa CO₂ tillbaka till fasta mineraler i den geologiska framtiden.

Om detta kan göras effektivt utan att kräva ytterligare fossil energi, och i en skala som är livskraftig och effektiv, återstår att se. Men att påskynda reaktionshastigheterna i gruvavfall bör hjälpa oss att gå åtminstone någon väg mot att nå våra klimatmål.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.