Två tillvägagångssätt som använder befintliga lågkostnads- och lågenergiteknologier för att påskynda kolsyran har visat på betydande kolavskiljning under en mycket kort period och bildandet av karbonatmineraler.
En artikel publicerad av ett stort internationellt samarbete ledd av Monash University i Ekonomisk geologi beskriver laboratorieexperiment för att utvärdera två tillvägagångssätt som använder befintliga lågkostnads- och lågenergiteknologier för att återanvända lagrat avfall från gruvdrift och fånga upp koldioxid i form av värdefulla karbonatmineraler.
Även om passiv kolsyresättning av gruvavfall förekommer naturligt, motsvarande cirka 30 års passiv kolsyra uppnåddes inom fyra veckor i ett av deras experiment.
"Om du kan integrera kolavskiljning med återvinning av tidigare otillgängliga mineraler, säg nickel och kobolt, du kan göra några lägre gruvor mer livskraftiga, " sa huvudförfattaren Dr. Jessica Hamilton.
Enligt en färsk rapport i Vetenskap , idag produceras cirka 419 miljoner ton ultramafiskt och maffiskt (rikt på magnesium och kalcium) avfall årligen med potential att, om det är helt kolsyrat, låsa upp 175 miljoner ton atmosfärisk koldioxid 2 per år.
I studien, Hamilton och hennes medarbetare använde laboratorieexperiment för att testa två geokemiska behandlingar för att påskynda kolsyresättningen av ultramafiska gruvavfall vid omgivande temperaturer och tryck.
Det första experimentet involverade en direkt reaktion av delvis mättat avfall från en övergiven krysotilgruva (asbest) i NSW med en simulerad gruvrökgas, som innehåller 10 procent CO 2 i kväve.
Detta accelererade CO 2 sekvestrering sker genom att rikta in sig på ett mycket reaktivt mineral, brucit (Mg(OH)2), i avfallet.
Utredarna noterade vissa begränsningar för förkolning med brucit som är kopplade till vatteninnehåll och fuktighet.
I det andra experimentet, utredarna simulerade en höglakningsbehandling med hjälp av laboratoriekolonner.
"Om vi bevattnar mineralavfallet från gruvor med syra, mineralerna löses upp för att producera en lösning som är rik på magnesium och kalcium, som, i tur och ordning, reagerar med CO 2 och bildar fasta karbonatmineraler, sa Hamilton.
Undersökningen involverade röntgenfluorescensmikroskopi (XFM) vid Australian Synchrotron, utförd av Hamilton och XFMs huvudforskare Dr. David Paterson, som gav visuella mikroskopiska bevis på distributionen av spårmetaller och andra viktiga förändringar i mikrostrukturen efter urlakning med utspädd svavelsyra.
XFM avslöjade immobiliserat järn, krom, kobolt, nickel och mangan på olika djup i kolonnen med högst koncentration i den region där den sura laklösningens pH neutraliserades.
"Den verkliga kraften med XFM var att det tillät oss att titta på fördelningen av element i en riktigt fin skala och titta på beläggningarna på spannmål, och de lokala geokemiska miljöerna där metaller fälldes ut, sa Hamilton.
Höglakningen producerade en vätska med hög magnesiumhalt som kunde binda en mängd koldioxid som är 200 gånger större än den passiva kolsyra som inträffade vid den övergivna gruvan.
"Valet av tillvägagångssätt beror på de resurser som finns tillgängliga vid gruvan och den lokala mineralogin, sa Hamilton.
"Om det finns avfallssyra tillgängligt och du inte har mycket aktiv brucit, då är höglakning ett bra alternativ. Om det finns en CO 2 källa, och du har brucite, då kan du gå för direkt reaktion med den gasen. Men de två kan också användas tillsammans, till exempel kan höglakning följas av reaktion av magnesiumrika vätskor med en CO 2 källa, sa Hamilton.
En ytterligare fördel är att för gruvor eller mineralbearbetning som producerar syra som en biprodukt, denna syra kan användas och neutraliseras.
Metoden är lämplig för avfall från platina, kromit, diamant, och lite nickel, koppar, och historiska krysotilgruvor.
Ett testprogram pågår nu för att skala upp kolmineraliseringsteknik vid diamantgruvor i Afrika och Kanada.
Arbetet pågår av Prof Siobhan 'Sasha' Wilson vid University of Alberta, Prof Gordon Southam vid University of Queensland och Prof Gregory Dipple vid University of British Columbia; alla är medförfattare på tidningen.
Även om Hamilton nu arbetar som instrumentforskare vid Australian Synchrotron, hon fortsätter att vara aktivt involverad i forskningen.
Deras arbete med att använda industriavfall för att förvandla koldioxid till sten presenterades nyligen i en artikel The Carbon Vault, i vetenskap.
En studie som utforskar liknande metoder på järnrikt koppargruvavfall, ledd av prof Southam och inklusive Hamilton och Paterson, publicerades nyligen i Journal of Geochemical Exploration .
