La lutte contre le changement climatique global requiert des solutions innovantes et efficaces. Parmi elles, l’utilisation des minéraux souterrains pour la séquestration du dioxyde de carbone (CO2) se présente comme une méthode prometteuse. Ce processus, bien que naturel, rencontre des obstacles lorsqu’il s’agit de son application à grande échelle. Comment pouvons-nous transformer cette approche en une solution viable ? Les réponses se trouvent peut-être dans les recherches menées par des équipes scientifiques et des stagiaires dévoués.
Le rôle des minéraux dans la séquestration du carbone
Les minéraux souterrains, notamment le dioxyde de carbone, peuvent contribuer à la lutte contre le changement climatique. Le CO2, en interaction avec certains minéraux, forme des carbonates stables, permettant ainsi un stockage permanent du gaz. Ce mécanisme de stockage, connu sous le nom de minéralisation du carbone, a naturellement régulé le CO2 tout au long de l’histoire de la Terre. Cependant, la mise en œuvre industrielle de ce processus se révèle complexe.
La compréhension du comportement des réservoirs de stockage et des minéraux prometteurs est indispensable pour rendre la minéralisation du carbone viable. L’olivine, l’un des minéraux les plus abondants sur Terre, est particulièrement intéressant. Sa structure peut incorporer des matériaux critiques comme le nickel et le cobalt. Si ces matériaux sont libérés pendant la minéralisation et récupérables, cela pourrait générer une source supplémentaire de revenus pour les projets de stockage de carbone.
L’olivine et la récupération des minéraux critiques
Les réservoirs riches en olivine sont donc des cibles potentielles pour la minéralisation du CO2. Toutefois, identifier les gisements les plus prometteurs nécessite de connaître la composition exacte de l’olivine qu’ils contiennent. Cette analyse peut impliquer un travail en laboratoire intensif et laborieux, rendant l’exploration de nouvelles ressources plus complexe.
Une équipe du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) a développé une base de données élargie qui permet aux scientifiques de relier la structure de l’olivine à sa composition. Au lieu de mesures compliquées, les chercheurs peuvent utiliser les relations entre les données de diffraction des rayons X et la composition chimique pour obtenir rapidement des informations sur un échantillon d’olivine. Cette recherche, publiée dans ACS Earth and Space Chemistry, a également abouti à la couverture du journal.
Quin Miller, chimiste au PNNL et co-auteur principal de l’article, a déclaré : « Représenter la relation entre la structure et la composition de l’olivine est essentiel pour les prochaines étapes de l’exploration de la réactivité de l’olivine pour la minéralisation du carbone et la récupération des minéraux critiques. Nous facilitons également la détermination de la composition de l’olivine pour un plus grand nombre de personnes. »
Les stagiaires au cœur du projet
Le projet a été mené par une collaboration entre le personnel du PNNL et des stagiaires issus de trois programmes différents du Department of Energy. Les stagiaires, Arianna Morfin, Heath Stanfield, Madeline Murchland et Madeline Bartels, ont participé aux stages de la communauté collégiale, aux stages pour étudiants de premier cycle en sciences et au programme Mickey Leland de bourses d’études énergétiques.
Todd Schaef, gestionnaire du sous-secteur des systèmes énergétiques souterrains et co-auteur de l’article, a souligné l’importance des stagiaires : « Il est gratifiant sur le plan professionnel d’aider à lancer la carrière de ces jeunes scientifiques. Mais leurs contributions rendent vraiment ce projet viable. Sans eux, nous n’aurions pas pu créer un outil aussi utile et applicable dans le monde entier. »
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Quin Miller a ajouté : « Ce fut véritablement un article mené par les stagiaires. La compilation des données, l’analyse, la création de figures et la rédaction du manuscrit ont été effectuées par ces jeunes chercheurs. Au-delà des corrections et des conseils pendant le processus d’écriture, j’ai pu les laisser prendre la direction du papier. »
L’importance de la composition de l’olivine
La base de données inclut des informations sur les compositions d’olivine entre les cas extrêmes, rendant les équations de relation structure-composition plus précises pour la réalité complexe des minéraux naturels utilisés dans certains efforts de stockage de carbone. La structure de l’olivine permet l’incorporation de différents métaux, chaque site d’olivine pouvant présenter des compositions variées, ce qui influence fortement son utilisation pour la séquestration du carbone et la récupération de minéraux critiques.
Heath Stanfield a souligné : « D’un point de vue réaliste, tous les olivines ne peuvent pas être traités de la même manière. Nous donnons aux gens des outils efficaces pour identifier rapidement et facilement ce avec quoi ils travaillent. »
Ce travail est actuellement utilisé pour développer un vecteur d’exploration visant à identifier les ressources américaines avec le plus grand potentiel pour la minéralisation du carbone et la récupération de minéraux critiques comme le nickel, le cobalt et le cuivre. Il aide dans le processus de sélection des sites en informant les chercheurs sur le nombre de cations disponibles pour former des carbonates et la quantité de minéraux critiques récupérables.
Légende illustration : Arianna Morfin, étudiante dans le cadre du programme Workforce Development for Teachers and Scientists Community College Internships, fait partie d’une équipe qui étudie l’olivine, un minéral important pour le stockage du carbone et une source potentielle de minéraux essentiels. Credit: Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory
Article : « Structure–Composition Relationships for Mg–Ni and Mg–Fe Olivine » – DOI : 10.1021/acsearthspacechem.4c00044
