Martinez 2017ah

Als oceans, l'emmagatzematge de CO₂ té lloc de manera natural. Investigadors del Caltech i de la USC han tret a la llum un dels mecanismes químics que fan possible aquest procés, i han proposat una manera d'accelerar-lo.

• Acceleració d'un procés natural en uns quants ordres de magnitud
• Autors

Acceleració d'un procés natural en uns quants ordres de magnitud

Als oceans, l'emmagatzematge de CO₂ té lloc de manera natural. Investigadors del Caltech i de la USC han tret a la llum un dels mecanismes químics que fan possible aquest procés, i han proposat una manera d'accelerar-lo.

Els mars constitueixen el reservori de CO₂ més important del planeta. Com a reacció a l'augment de les taxes de CO₂ a l'atmosfera, els oceans han anat incrementant progressivament la seva absorció de CO₂. Es calcula que actualment els mars del planeta contenen una quantitat de diòxid de carboni unes cinquanta vegades superior a la present a l'atmosfera.

Tot just el mes de juliol d’enguany, investigadors del Caltech i de la University of Southern California han publicat a Proceedings of the National Academy of Sciences un article que presenta les troballes que han dut a terme en el coneixement del procés de captació oceànica del CO₂ i, més important, com accelerar-lo.

La captura de diòxid de carboni per part de l’oceà en fa més àcides les aigües superficials. Quan aquestes són arrossegades cap al fons del mar, reaccionen amb les conquilles d’animals morts, constituïdes bàsicament per carbonat de calci (també dit calcita, CaCO₃) que neutralitza el CO₂ excedentari. Malauradament, aquest procés dura desenes de milers d’anys, i l’oceà, doncs, es va acidificant progressivament, amb conseqüències letals per a la biodiversitat, sense que la neutralització per la calcita, massa lenta, pugui anar-ho frenant.

 

Imatge de microscopi electrònic: cristalls de calcita (© Caltech)

  Els investigadors del Caltech i la USC, tot estudiant com afecta l’acidificació marina els exoesquelets del corall, constituïts principalment per calcita. Concretament, l’objecte dels assajos va ser la mesura de la velocitat de dissolució de la calcita en aigua marina. Normalment, experiments semblants s’han dut a terme mesurant els increments en el pH de l’aigua, resultants de la progressiva dissolució del carbonat càlcic, que alcalinitza l’aigua. En canvi, els investigadors del Caltech i de la USC van optar per mètodes d’etiquetatge isotòpic: van crear artificialment calcita en la qual el carboni habitual (C-12) va ser substituït per l’isòtop C-13, força rar en la naturalesa; així, mesurant els canvis en les ràtios de C-12 i de C-13 en l’aigua, el primer provinent del CO₂, el segon provinent de la calcita modificada, van poder quantificar de manera precisa les taxes de dissolució a nivell molecular.

Val a dir que sobre el paper la reacció sembla força simple: aigua més diòxid de carboni més carbonat càlcic dona com a resultat ions de calci i de bicarbonat dissolts en l’aigua; però els investigadors van constatar que una part del procés, concretament la conversió de la solució d’aigua i CO₂ en àcid carbònic (H₂CO₃) és la responsable d’alentir tota la reacció, i d’aquesta manera, com s’ha apuntat abans, el procés de captura del CO₂ per part de la calcita pot arribar a durar mil·lennis.

En vista d’això, els investigadors van tenir la idea d’afegir a la reacció anhidrasa carbònica, un enzim que entre altres coses ajuda a equilibrar el pH de la sang en els humans. I van veure que, amb aquest catalitzador, la fase lenta del procés s’accelerava en gran mesura: prop de cinc-centes vegades.

 

Diagrama Richardson de l’enzim anhidrasa carbònica, amb el seu nucli de zinc (Zn)

  S’obren d’aquesta manera noves possibilitats per accelerar la captura oceànica del CO₂ a grans profunditats, mitjançant mineralització, sense necessitat de projectes d’enginyeria costosos, i amb unes taxes de neutralització convenients i competitives que poden ajudar a frenar problemes com l’escalfament planetari per alliberament de CO₂ a l’atmosfera i l’acidificació dels mars.

 

Autors

Redactat per: Alfonso Martínez Jaume

Per saber-ne més: Proceedings of the National Academy of Sciences [PDF]

Informació relacionada

• Proceedings of the National Academy of Sciences [PDF]