Az erőltetett időjárás , amelyet kiterjesztett időjárásnak is neveznek , olyan geomérnöki módszerekre utal, amelyek természetes ( időjárási ) vagy mesterséges oldódást alkalmaznak az ásványi anyagokban a szén-dioxid eltávolítására a légkörből . Mivel a szén-dioxidot először eltávolítják az óceán vizéből, ezek a megközelítések az óceán savasodásának problémáját támadják .
Az időjárás az a természetes folyamat, amelyben a kőzetek lebomlanak és feloldódnak a föld felszínén. Amikor a szilikátok vagy a karbonátok feloldódnak az esővízben, a légkörből származó szén-dioxidot az alábbi reakciók útján vezetik be az oldatba (1. és 2. egyenlet), és hidrogén-karbonát-ionokat képeznek:
1. egyenlő forsterit : Mg 2 SiO 4 + 4CO 2 + 4H 2 O→ 2 Mg 2+ + 4HCO 3- + H 4 SiO 4
2. egyenlő kalcit : CaCO 3+ CO 2+ H 2 O→ Ca 2+ + 2HCO 3-
Az esővíz és a hidrogén-karbonát ionok az óceánba kerülnek, ahol a kalcifikáló organizmusok (3. egyenlet) karbonátos ásványokká alakulnak , amikor az óceán fenekére süllyednek. A karbonátok többsége az óceán fenekére ereszkedve oldódik fel.
3 egyenérték Ca 2+ + 2HCO 3- → CaCO 3+ CO 2+ H 2 O
Ezek a folyamatok vélhetően stabilizálják a Föld éghajlatát a geológiai korszakok során. A szilikátok változása az oldódás és a kicsapás során elválasztja 1 mol CO 2 -otaz ásványból kivont Ca 2+ vagy Mg 2+ minden molra . Mivel néhány az oldott kationokat reagálnak a lúgos oldat lúgosságát alkotnak CO 3 2- ionok , az arány nem pontosan 1: 1 természetes rendszerekben, de a hőmérséklet függvénye, és a hőmérséklet. Parciális nyomása CO 2. Nettó CO 2 megkötés a karbonát (Eq.2) és csapadékának (Eq.3) megváltozásával nulla.
Úgy gondolják, hogy a biológiai karbonát időjárás és a csapadék csak rövid ideig (<1000 év) kapcsolódik gyengén. Ezért a karbonátok és a szilikátok változásának növekedése a karbonátos csapadékhoz viszonyítva várhatóan az óceánok lúgosságának növekedését eredményezi.
Kényszeres időjárási kutatás azt vizsgálja, hogyan lehet ezeket a természetes folyamatokat fokozni a CO 2 eltávolításával a légkörből, hogy szilárd karbonát-ásványokban tárolja, vagy az óceán lúgosságának növelésével.
A kényszerű időjárás eredeténél a termőtalaj szilikátok általi módosítása áll. Úgy tűnik, hogy a talajban a biológiai aktivitás elősegíti a szilikátásványok oldódását, de még mindig bizonytalan a folyamat sebessége. Mivel az időjárási sebesség az ásványi anyagok oldódásának telítettségének függvénye (ez a sebesség az oldatok teljes telítettsége alatt megszűnik), egyesek szerint a csapadék mennyisége korlátozhatja a föld kényszerű időjárását., Míg mások szerint másodlagos az ásványképződés vagy a biológiai aktivitás elnyomhatja a telítettséget és lehetővé teszi a kényszerű szárazföldi időjárást.
A szilárd anyag szétaprózódásához szükséges energia mennyisége az ásványi anyagok oldódási sebességétől függ? Egy 2012-es munka azt sugallta, hogy a kényszeres időjárás költségei szétszórtan sokkal alacsonyabbak, mint az oldódási arány bizonytalansága.
Az oldatok telítettségéből fakadó korlátok leküzdése és a homokszemcsék hullámok általi természetes összetörésének felhasználása érdekesnek tűnik a homok bordás környezetben történő alkalmazását, bár a tengervíz magasabb pH-értéke jelentősen csökkentheti az oldódási sebességet. Nehéz megismerni a hullámok aprító képességét.
Alternatív megoldásként a karbonátok alkalmazását az óceáni újjáéledési zónákban tanulmányozták. A karbonátok túltelítettek az óceánok felszínén, a mélységekben viszont túltelítetlenek. Az óceáni újjáéledési zónákban a telítetlen víz emelkedik a felszínre. Bár ez a magvetési technika olcsónak tűnik, lehetséges a CO 2 megkötése korlátozott.
Javasolták az óceánok mészvetését is. Ebben az esetben a kalcit átalakulása (CaCO 3) mész (CaO) kalcinálásával magas energiaköltséggel jár, és a folyamat CO 2 -ot bocsát ki.
A karbonizáció szilikátok először által javasolt Seifritz, majd előhívtuk kezdetben Lackner és mtsai. valamint az Albany Kutatóközpont. Ez az első kutatás a zúzott szilikátok karbonizációját tanulmányozta ~ 180 ° C hőmérsékleten és részleges CO 2 nyomáson .~ 15 MPa ellenőrzött reaktorokban. (Ex-situ karbonizálás). Egyes kutatások az in-situ karbonizáció lehetőségeit vizsgálják, amelyben a CO 2a sziklaalakzatok szilikátjába injektálják (lásd: CarbFix ).
A szénsavas szénatom elsősorban az égési gázok megkötésére összpontosult. Érdekesnek tűnik a geomérnöki tevékenység gyakorlása a CO 2 -ből közvetlenül a légkörben vagy a biomassza kezelésével megfogva.