אחסון מינרלי תת‑משטחי של CO2 באמצעות הזרקה משותפת עם מים ממחזור

הפיכת בעיית האקלים לסלע תת‑קרקעי

שריפת דלקים פוסיליים משחררת כמויות גדולות של פחמן דו‑חמצני (CO2) לאוויר ומניעה שינויי אקלים. דרך מבטיחה להתמודד עם הבעיה היא לקבע CO2 בבטחה מתחת לפני הקרקע לאלפי שנים. המחקר הזה מראה כיצד מהנדסים במערב היבש של ערב הסעודית הפכו משקע געשי מקומי לספוג טבעי ענק של CO2, תוך שימוש במעט מאוד מים מתוקים משטח. השיטה שלהם מציגה נתיב מעשי להפחתת פליטות באזורים מדבריים שמארחים חלק מהמפגעים התעשייתיים הגדולים בעולם.

לאחסן פחמן כאבן, לא כגז

פרויקטים רבים כיום להאחסון פועלים על ידי הזרקת CO2 דחוס לשכבות עמוקות תת‑קרקעיות הכלואות מתחת לסלעים לא חדירים. אבל בחלקים מסוימים של העולם חסרים כיסויים טבעיים אלה, והדבר מעלה סיכון שה‑CO2 ידלוף חזרה לפני הקרקע. חלופה היא להפוך את ה‑CO2 למינרלים מוצקים בתוך סלעים תגובתיים כמו בזלת — סלע געשי כהה העשיר במתכות כגון סידן, מגנזיום וברזל. כאשר CO2 נמס במים ונע דרך הבזלת, הוא יכול להגיב וליצור מינרלים של פחמתי מלח—בעצם אבן גיר מלאכותית וסלעים קרובים. עד כה, עם זאת, אסטרטגיה זו הוגבלה על ידי הביקוש העצום למים, מה שמקשה במיוחד במדבריות.

השימוש במי תת‑הקרקע עצמם כנוזל העבודה

פרויקט הפיילוט, שממוקם קרוב למתחם הכלכלי של ג'יזאן על חוף הים האדום בערב הסעודית, קידח אשכול בארות לתוך רצף עבה של בזלת בת גיל 21–30 מיליון שנים. שני בארות, במרחק של כ‑130 מטרים זה מזה, שימשו כמערכת זוגית: אחד לשאיבת מי תת‑קרקע, והשני להחזרתם לאחר הוספת CO2. בתוך באר ההזרקה בועבל CO2 נקי למים זורמים בעומק כך שהוא נמס לחלוטין, ויצר מי CO2 עשירים, קרים, צפופים וקלי חומציות שלא יעלו בציפה כלפי פני הקרקע. אותו מי תת‑משטח סירקולרו ברצף בין שני הבארות, מה שחיסל את הצורך להוביל מים חיצוניים והפחית הצטברות לחץ בסלע.

מעקב אחר המים וצפייה ביצירת מינרלים חדשים

לאחר שהחלה הזריקה הרציפה של CO2, הצוות עקב בקפידה איך המים הממחוזרים השתנו כשהם זרמו דרך הבזלת הסדוקה. הם ניטרו את רמת החומציות, תכולת הפחמן והרכיבים המומסים כגון סידן, מגנזיום, סיליקון וברזל, והוסיפו שני עקבי כימיים חסרי נזק כדי לעקוב אחר מסלולי הנוזל. כשהמי‑CO2 התפשטו תת‑קרקעית, הם התעשרו ביסודות שמקורם בסלע, מה שהראה שהבזלת מתמוססת ומשחררת את אבני הבניין למינרלים חדשים. עם הזמן, תכולת הפחמן המומס במים המופקים עלתה תחילה ואז ירדה בעקביות, בעוד שהכימיה העידה שמינרלים פחמתיים כמו קלציט, אנקריט וסידריט הגיעו לרוויה והחלו לשרוטט ולהתמצק בתוך הסדקים בסלע.

מדידת כמות הפחמן שהפכה לאבן

כדי לצאת מעבר להסקות, החוקרים השתמשו בעקבים הכימיים כדי לאמוד מה תהיה רמת הפחמן המומס אילו לא התרחשה אף תגובה. השוואת קו הבסיס הזה של "ללא תגובה" עם המדידות בפועל הראתה פער הולך וגדל של פחמן במים — כלומר הפחמן נקבר כגבן מוצק. שני עקבים עצמאיים, נתרן פלואורסאין וסלפ'ר הקסאפלואוריד (sulfur hexafluoride), נתנו תוצאות עקביות: בתוך כעשרה חודשים מתחילת ההזרקה, כ‑70 אחוז מתוך 131 טון ה‑CO2 שאונדקו נשא הומרו למינרלים מוצקים. עדות פיזית ממכונה תחתית שהושבה, מצופה ומסוגרת בקריסטלים פחמתיים טריים, אישרה עוד שה‑CO2 המוזרק אכן הפך לאבן.

מה המשמעות של זה עבור פתרונות אקלימיים עתידיים

על ידי הוכחת שניתן להשתמש במי תת‑הקרקע ממחזור לשאת ולמינרליזציה של כמויות גדולות של CO2 בבזלת סדוקה, הפרויקט הזה מציע מתווה לאחסון פחמן באזורים יבשים שחסרים מלכודות תת‑קרקעיות קונבנציונליות. השיטה צורכת פחות אנרגיה מהזרקת CO2 בלחץ גבוה מסורתית, כי ה‑CO2 המומס נדחף בעיקר על‑ידי כוח הכבידה ולא על‑ידי משאבות עוצמתיות, והיא נמנעת מתחרות כבדה על מים משטחיים נדירים. למרות שעדיין נותרות שאלות לגבי קיבולת לטווח הארוך ומגבלות מקום בסלע, פיילוט ג'יזאן מראה שלהפוך CO2 לאבן מתחת לפני הקרקע אינו רק סקרנות מעבדתית — זה יכול לעבוד בקנה מידה תעשייתי, אפילו במדבריות הקשורות למשק הדלקים הפוסיליים.

ציטוט: Oelkers, E.H., Arkadakskiy, S., Ahmed, Z. et al. CO₂ subsurface mineral storage by its co-injection with recirculating water. Nature 651, 954–958 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10130-5

מילות מפתח: מינרליזציה של פחמן, אחסון בבזלת, שביית ופינוי פחמן, ערב הסעודית, מחזור CO2 תת‑משטחי