L'amiante pourrait être une arme puissante contre le changement climatique (vous avez bien lu)

Un site minier d'amiante fermé sur la montagne San Benito, près de Coalinga, en Californie. Roger Aines, Laboratoire national Lawrence Livermore

Par une journée torride d'août, Caleb Woodall a brandi sa pelle comme une lance, la plantant dans la croûte durcie d'une fosse remplie d'amiante près de Coalinga, en Californie.

Woodall, un étudiant diplômé du Worcester Polytechnic Institute dans le Massachusetts, extrayait des échantillons d'une mine d'amiante fermée depuis 1980, un site Superfund sur le plus haut sommet de la chaîne Diablo de l'État. Il a extrait des livres de matériaux de plusieurs endroits de la montagne San Benito, les a pelletés dans des sacs Ziploc et les a expédiés à deux laboratoires pour analyse.

Lui et ses collègues tentent de déterminer la composition et la structure des matériaux extraits des fosses et de répondre à deux questions cruciales : quelle quantité de dioxyde de carbone contiennent-ils et combien pourraient-ils en stocker ?

La vaste surface de certains types d'amiante fibreux, une classe de composés cancérigènes autrefois largement utilisés dans les matériaux de construction résistants à la chaleur, les rend particulièrement efficaces pour retenir les molécules de dioxyde de carbone dissoutes dans l'eau de pluie ou flottant dans l'air.

Cela comprend la forme la plus courante d'amiante, chrysotile , un minéral de serpentine lacé dans toute la montagne (la serpentine est la roche de l'État de Californie). La réaction avec le dioxyde de carbone produit principalement des minéraux de carbonate de magnésium comme la magnésite, un matériau stable qui pourrait emprisonner les gaz à effet de serre pendant des millénaires.

Woodall et son conseiller Jennifer Wilcox, chercheuse en élimination du carbone , font partie d'un nombre croissant de scientifiques qui explorent les moyens d'accélérer ces réactions autrement lentes dans l'espoir d'utiliser les déchets miniers pour lutter contre le changement climatique. C'est une astuce pratique pour capturer le carbone qui peut également fonctionner avec les sous-produits riches en calcium et en magnésium de l'extraction du nickel, du cuivre, du diamant et du platine.

L'espoir initial est de compenser les importantes émissions de carbone de l'exploitation minière elle-même en utilisant ces minéraux déjà extraits au cours du processus. Mais le véritable espoir est que ces premiers travaux leur permettent de comprendre comment extraire efficacement et à moindre coût des minéraux, y compris potentiellement de l'amiante, spécifiquement dans le but d'éliminer de grandes quantités de gaz à effet de serre de l'atmosphère.

Selon Gregory Dipple, professeur à l'Université de la Colombie-Britannique et l'un des les meilleurs chercheurs dans ce domaine émergent .

Accélérer un cycle très lent

Le panel climat de l'ONU trouvé que tout scénario qui ne réchauffe pas la planète de plus de 1,5 ˚C nécessitera la quasi-élimination des émissions d'ici le milieu du siècle, ainsi que l'élimination de 100 à 1 000 milliards de tonnes métriques de dioxyde de carbone de l'air au cours de ce siècle. Maintenir le réchauffement en dessous de 2˚C pourrait nécessiter d'aspirer 10 milliards de tonnes par an d'ici 2050 et 20 milliards par an d'ici 2100, une étude des Académies nationales a révélé .

C'est une quantité tellement énorme que nous devrons presque certainement utiliser une variété de méthodes pour nous rapprocher, y compris la plantation d'arbres et l'augmentation de l'absorption de carbone dans les sols agricoles. La promesse particulière de l'utilisation de minéraux pour extraire le dioxyde de carbone est que cela peut être fait à grande échelle et le stockerait efficacement pour toujours.

Caleb Woodall dépose des échantillons d'amiante dans un sac Ziplock pour une analyse ultérieure.

ROGER AINES, LAWRENCE NATIONALE LAWRENCE LIVERMORE

La minéralisation est déjà le principal mécanisme utilisé par la nature dans le cycle dit lent du carbone. Le dioxyde de carbone contenu dans l'eau de pluie dissout les roches basiques, produisant du magnésium, du calcium et d'autres composés qui se retrouvent dans les océans. Là, la vie marine convertit les matériaux en coquillages et squelettes qui finissent par se transformer en calcaire et autres types de roches.

Il y a plus qu'assez de minéraux pour lier tout le dioxyde de carbone que nous avons jamais émis et plus encore. Le problème est que la grande majorité est enfermée dans de la roche solide qui n'entre pas en contact avec les gaz à effet de serre. Même lorsqu'ils sont exposés dans des affleurements rocheux, il faut beaucoup de temps pour que ces réactions se produisent.

Mais diverses interventions peuvent transformer le cycle naturel du carbone lent en un cycle plus rapide. Ceux-ci incluent des processus physiques comme simplement déterrer les matériaux, les broyer en particules plus fines et les étaler en couches minces, ce qui augmente la surface réactive exposée au dioxyde de carbone. Il existe également des moyens d'accélérer les réactions chimiques en ajoutant de la chaleur ou des composés comme les acides.

C'est l'opportunité géante et inexploitée qui pourrait éliminer d'énormes quantités de CO2, déclare Roger Aines, responsable de la Carbon Initiative au Lawrence Livermore National Lab, qui a accompagné Woodall lors de la visite sur le terrain en Californie.

La bonne recette

Dipple explore diverses façons d'y parvenir.

Dans un projet pilote l'année dernière, financé par la société diamantaire De Beers et Ressources naturelles Canada, lui et ses collègues ont utilisé les résidus d'une mine dans les Territoires du Nord-Ouest du Canada pour piéger le dioxyde de carbone rejeté par un réservoir. Il s'agissait d'évaluer la possibilité d'utiliser des minéraux pour capter et stocker les gaz de la cheminée d'une centrale électrique.

L'équipe mène actuellement un essai sur le terrain pour une usine de nickel proposée en Colombie-Britannique. Ils ont placé les résidus de forage exploratoire dans des conteneurs assortis et mesurent les taux de réaction qui résultent de l'utilisation de différents additifs et procédés chimiques dans différentes conditions météorologiques. Mais ils s'attendent à ce que le simple fait d'ajouter de l'eau et de labourer efficacement les matériaux élimine rapidement le dioxyde de carbone de l'air, formant un bloc solide qui peut être enterré.

Étant donné que l'opération proposée fonctionnerait principalement à l'énergie hydroélectrique, ils estiment que l'utilisation de seulement 30 % des résidus les plus réactifs des mines rendrait l'opération neutre en carbone. En utiliser environ 50% le rendrait négatif en carbone.

Mais tous les résidus miniers ne sont pas créés égaux. Dans un projet distinct, Wilcox et Woodall mènent des travaux sur le terrain dans une mine de platine, de palladium et de nickel dans le Montana, dans l'espoir de développer des moyens d'accélérer les réactions de capture du carbone avec des sous-produits moins qu'idéaux. Les principaux minéraux contenus dans les résidus sont des feldspaths plagioclases, qui retiennent le magnésium et le calcium dans une structure chimique serrée, ce qui les rend moins réactifs que les autres types de déchets miniers.

De retour au laboratoire, ils testent si l'application de chaleur et l'ajout de sels d'ammonium et de certains acides faibles peuvent rompre les liaisons, libérant ainsi plus de calcium et de magnésium pour saisir le dioxyde de carbone.

Si nous pouvons trouver une recette pour tous ces différents résidus, les opportunités pourraient exploser, dit Wilcox.

Prochaines étapes

Woodall explore des sites d'amiante parce qu'il espère en trouver un qui pourrait bien fonctionner pour un essai sur le terrain ultérieur afin d'évaluer les moyens d'accélérer l'absorption du carbone.

Les approches pourraient inclure l'étalement du matériau pour augmenter la surface réactive, le fonctionnement de ventilateurs qui augmentent la quantité d'air circulant sur l'amiante ou l'injection directe de dioxyde de carbone concentré dans les fosses minérales.

Au fil du temps, ces processus devraient former un mélange de roches et de saletés lâchement liées, principalement composées de carbonates de magnésium, de bicarbonate et de carbonate de calcium, qui pourraient simplement être laissées en place, explique Aines. La conversion de l'amiante aiderait également à nettoyer ces zones.

Mais est-il sécuritaire de souffler de l'air autour de l'amiante? Et de tels efforts permettraient-ils de remédier complètement à ces sites toxiques ?

ROGER AINES, LAWRENCE NATIONALE LAWRENCE LIVERMORE

Compte tenu des risques pour la santé liés à l'amiante, le lieu ou même le fait que tout travail ultérieur ait lieu dépendra des décisions des comités de surveillance scientifique et des responsables de la réglementation.

Il est possible qu'une certaine quantité d'amiante reste ou soit dispersée au cours des travaux, dit Aines. Ce sont parmi les questions clés qui devraient être testées, ajoute-t-il.

C'est aussi pourquoi il est important d'effectuer un tel travail sur un site restreint, et pourquoi toute recherche ou effort ultérieur à grande échelle devrait suivre des règles et des processus clairs pour travailler avec ces matériaux. Woodall souligne qu'ils prendraient toutes les précautions nécessaires, notamment en pulvérisant de l'eau sur les matériaux pour empêcher l'amiante de flotter, ainsi qu'en utilisant des capteurs pour surveiller les niveaux d'exposition.

Défis à venir

En fin de compte, les résidus miniers seuls ne nous mèneront pas très loin.

Woodall estime qu'un seul site d'amiante dans le Vermont, avec environ 30 millions de tonnes de déchets, pourrait capturer jusqu'à 12 millions de tonnes de dioxyde de carbone. Les mines produisent dans le monde suffisamment de sous-produits minéraux pour capturer près de 40 millions de tonnes de dioxyde de carbone par an, selon l'étude des National Academies.

Mais tout cela ne représente qu'une infime fraction des milliards de tonnes de dioxyde de carbone qui doivent être captés pour lutter efficacement contre le changement climatique. Donc, pour se rapprocher de l'échelle nécessaire, il faudra creuser davantage de minéraux.

Woodall et Aines disent tous deux que cela pourrait inclure l'amiante, compte tenu de sa réactivité, si les essais sur le terrain montrent que le processus est efficace et sûr.

Mais cette idée ne manquera pas de soulever de sérieuses inquiétudes étant donné les risques pour la santé posés par l'amiante. Et il existe de nombreuses autres options minérales, même si elles ne sont pas aussi idéales.

D'autres groupes de recherche et organisations à but non lucratif étudient déjà des moyens d'exploiter des minéraux supplémentaires une fois qu'ils sont extraits, notamment : répandre de l'olivine broyée le long des plages ou saupoudrer de la poussière de basalte sur les terres agricoles pour absorber le dioxyde de carbone et aider à fertiliser les cultures.

Cependant, l'extraction de n'importe quel matériau à une échelle beaucoup plus grande sera confrontée à un certain nombre de défis. L'exploitation minière elle-même est destructrice pour l'environnement. Toute l'énergie nécessaire pour extraire, broyer, distribuer et traiter les minéraux rongera toute réduction d'émissions. Et il pourrait y avoir de sérieuses limites sur les terres disponibles, d'autant plus que la plupart des minéraux peuvent mettre des années à réagir avec le dioxyde de carbone.

Par exemple, l'élimination de 2,5 milliards de tonnes de CO2 par an à l'aide d'oxyde de magnésium nécessiterait une couche de 10 centimètres d'épaisseur (près de 4 pouces) couvrant environ 15 000 kilomètres carrés (près de 5 800 miles carrés), selon un article de Nature Communications en juillet . Cela équivaut à un peu plus de 5% du Nevada.

Mais la principale pierre d'achoppement est le coût. Wilcox dit qu'il peut coûter plus de 200 $ par tonne tout compris, ce qui est beaucoup plus cher que de planter des arbres.

Il est possible que certains des matériaux soient intégrés à des produits commerciaux, comme les granulats dans le béton, pour couvrir les coûts. Un certain niveau de compensation volontaire des émissions de carbone, où les personnes ou les entreprises paient pour compenser leurs propres émissions, pourrait également être utile. Mais pour atteindre l'échelle de milliards de tonnes, la plupart des observateurs pensent qu'il faudra des politiques publiques agressives qui fixent des prix élevés sur la pollution par le carbone ou créent des incitations généreuses pour l'éliminer.

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