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희토류 요소 행동에 의해 설명 된 CO2 주사 후 대수층 섭동에 대한 새로운 통찰력

자연 환경에서의 희토류 요소 (Ree, Lanthanides + Yttrium) 행동이 광범위하게 연구되었습니다. Rees는 전자 및 재생 에너지 기술의 구성 요소로 가치가 있습니다. 유럽 ​​공동체는 Rees를 중요한 원료로 나열합니다. 자연 환경에서 REE의 이동성, 축적 및 글로벌 사이클 메커니즘에 대한 이해는 향후 용도를 위해 매장량을 평가하고 이러한 금속의 착취와 관련된 환경 문제를 예상하는 데 중요합니다.

in -situ 침출 기술을 사용한 REE 추출 및 관련 임계 요소는 추출 속도를 향상시키기 위해 최적화되었습니다. 용해 된 Rees는 Magmatic Melting 및 Water -Rock 상호 작용과 같은 많은 지구 역학 과정을 이해하기위한 대리로 사용되었습니다. 용해 된 Rees는 또한 셰일 가스 수압 파쇄 유체 분석과 같은 인간 활동의 환경 영향을 추적하는 데 사용되었습니다. 결국, REE의 물리 화학적 특성은 저온 및 고온 지구 화학적 반응을 연구하기위한 강력한 프록시로 사용할 수있게한다.

Co 2 의 지질 저장 CCS (Carbon and Capture and Storage) 기술의 일부는 대기 온실 가스의 축적을 줄이는 잠재적 인 방법으로 간주되었습니다. 지질 저장은 주입 Co 2 로 구성됩니다 이전에는 산업 공정에서 깊은 지하 암석으로 포착되었습니다. 따라서 목표는 대기에서 CO2를 영구적으로 제거하는 것입니다. 스토리지의 효과는 저수지 저장지의 용량과 무결성에 따라 다릅니다.

Co 2 저장 용량은 Co 2 를 포함하기 위해 다공성, 저수지 투과성 및 충분한 불 침투성 장벽 또는 캡 암의 존재에 의해 구동됩니다. 영구적으로. CC에 적합한 용량을 제시하는 여러 유형의 지질 학적 형성이 확인되었다. 현재까지, 이들 확인 된 저수지는 Co 2 를 사용하여 강화 된 오일 회수 기술을 통해 이용 된 깊은 식염수 대수층, 석탄층 형성, 석유 및 가스 저장소이다. 그리고 마지막으로 석유 및 가스 저장소를 고갈시켰다. 이들 저장지 중에서, 깊은 식염수 대수층은 가장 큰 저장 용량과 전 세계적으로 반복되는 것으로 확인되었습니다. 일단 주사되면 Co 2 의 일부 인감으로 작용하는 불 침투성 캡 암석 아래에 물리적으로 갇히고 Co 2 의 나머지는 수성 단계에 용해된다. 이 용해 된 Co 2 의 일부 저수지 암석과 반응하여 새로운 미네랄을 형성 할 수 있습니다 (Co 2 미네랄 트래핑) 또는 수성 상 (용액 트래핑)에 용해 될 수 있습니다. 따라서 Co 2 의 이해 -Water -Rock 상호 작용 프로세스는 CCS의 타당성과 효과를 검증하는 데 가장 중요합니다.

이 현상을 연구하기 위해, 화학 반응 설명에 좋은 정확도를 제공하지만 시간과 규모는 제한적입니다. 자연 Co 2 에 대한 연구 열수가 풍부한 물은 오랜 CO <서브> 2 를 연구하기위한 좋은 아날로그를 제공합니다 - 수수점 상호 작용이지만 정확도가 양호한 현상을 설명하는 것으로 보입니다. CCS 사이트의 규모에 접근하고 기술 및 과학적 격차를 식별하기 위해 여러 현장 실험이 시험 파일럿으로 수행되었습니다.

이러한 다른 실험 연구는 몇 가지 문제가 해결되어야 함을 보여주었습니다. 이러한 문제에는 CCS와 관련된 환경 위험이 포함됩니다. 현장과 실험실에서 몇몇 파일럿 실험은 용해 된 미량 금속을 지하 담수 대수층으로 방출 할 수있는 잠재적 위험을 제안했습니다. 용해 된 금속의 방출은 Co 2 에 의해 야기 될 수있다. -초기 깊은 저장 저장 저장소에서 새는 소금물이 풍부하고 표면을 향해 움직입니다.

다른 현상들 중에서, 미량 금속의 리모블이 화는 Co 2 와 관련된 현지 pH 및 산화 환원 섭동과 관련이있다. 주입 또는 누출. 특히, Co 2 섭동은 pH 산성화를 포함하여 저수지 암석의 용해를 향상시켜 저수지 암석 미네랄에 처음 존재하거나 미네랄 표면에 흡착 될 수있는 미량 금속의 방출을 생성 할 수 있습니다. 지하 지하 지질 환경에서 운명과 미량 금속 요소를 이해하는 것이 중요합니다. 이러한 문제는 독성 폐기물 처리, 방사성 폐기물의 장기 지하 저장 및 폐기물 매립지 조사와 같은 다른 지오 공학 응용 프로그램에도 가치가 있습니다.

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Co 2 - 물 - 록 상호 작용은 유체 락 인터페이스에서 새로 형성되는 미네랄의 결정화에 의해 구동됩니다. 그런 다음, Co 2 의 타당성의 일부 스토리지는 표면 주도 공정이며, Rees는 주입 된 유체와 호스트 암석 사이의 인터페이스에서 발생하는 프로세스를 설명하기위한 유망한 지구 화학 도구를 나타냅니다. 지하수의 Ree 행동은 물이 록 인터페이스에서 발생하는 반응을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

지하수에 용해 된 REE 농도는 (i) 풍화 과정과 관련된 화학 요소의 방출에 의해 제어됩니다. (ii) 지하수 pH 및 산화 환원; (iii) 흡수 과정; (iv) 지하수에서 탄산염과 같은 리간드의 잠재적 복합체; 및 (v) 물리 수 문학적 요인. 지열액 내에서 용해 된 ree 거동 및 천연 CO 내에서의 연구 -풍부한 수원은 이미 유용한 결과를 낳았습니다. REE 스펙트럼의 분별은 Co 2 동안 발생합니다 물과 암석 상호 작용 과정과 용해 된 ree와 물 pH 사이의 강한 관계가 확인되었습니다.

CCS 응용 분야에서 높은 염분 소금물 누출 감지의 추적자로서 Ree의 사용은 실험실 조건 하에서 연구되었다. 그러나 샘플의 높은 염분 함량과 같은 몇 가지 문제가 강조되어 미량 금속 분석에 대한 분석 문제를 일으켰습니다. 유체 포함의 REE 서명은 또한 깊은 지질 유체의 거동을 이해하는 주요 매개 변수입니다. 특히, REE 시그니처는 귀중한 지질 자원의 기원 기간 동안 작동하는 물리 화학적 조건, 유체 혼합 및 침전 과정을 평가하기위한 좋은 프록시입니다.

미네랄 결정화 동안, Rees는 이온 전하와 반경에 의해 구동되는 것으로 행동합니다. 반대로, 수성 과정에서 금속 이온은 외부 전자 구성에 따라 행동합니다. 따라서, 정규화 된 REE 농도의 특징 및 Y/HO 비율의 주요 변화는 암석 - 유체 상호 작용 동안 고체 - 유체 계면에서 인식 될 수있다. 용해 된 REE의 거동에 영향을 미치는 현상 중에서, 금속 산화물 및 수산화물 상 (철 및 망간 산소 옥시 하이드 록 사이드와 같은 옥시 하이드 록 사이드)에 의한 소거의 역할은 특히 중요합니다.

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철 및 망간 산화물에 대한 ree의 소거는 강하게 pH 의존적이다. 페리 하이드 라이트 (예 :Fe (OH) 3 와 같은 비정질 상으로의 청소 )는 넓은 반응성 표면적으로 인해 중요해 보입니다. 실험실 조건 하에서 산 광산 배수로부터의 회복을위한 Zerovalent Iron Nanoparticules의 사용은 용액에서 Ree를 제거하는 능력을 보여 주었다. 빛 Ree (Lree)와 중대한 Ree (HREE) 사이의 분별은 금속 산화물로 청소하는 동안 발생합니다. 이것은 주로 용해 된 종 복합체, 특히 탄산염 종에 의해 구동됩니다. 많은 연구에서 유기 및 무기 리간드와의 REE 복합체를 평가했습니다. 미네랄 표면에서 발생하는 ree의 복잡한 공정은 환경에서 용해 된 REE 패턴의 거동을 이해하는 데 핵심입니다.

용해 된 Ree 행동을 이해하는 것은 앞에서 설명한 현상의 관여와 상호 의존성으로 인해 어려운 일입니다. 이 실험 작업의 목표는 Co 2 에 의해 교란 된 지하수에서 용해 된 미량 금속의 잠재적 강화를 연구하는 것입니다. 그리고 Co 2 에 대한 잠재적 인 적용 지질 저장 안전 현장 평가.

이전의 연구는 주요 화학 요소와 미량 금속 리모블이 화에 중점을 두었습니다 (Rillard et al., 2014). 동일한 실험 동안 수집 된 두 번째 샘플 세트는 용해 된 Rees의 거동을 연구하는 데 사용됩니다. 이 실험의 목표는 Co 2 의 효과를 정량화하는 것입니다. 및 용해 된 Rees의 방출에 대한 대수층의 pH 섭동. 이 연구는 지질 학적 Co 2 의 안전성을 평가하기 위해 용해 된 Rees 및 관련 미량 금속의 운명과 운송에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. 저장. 결과는 또한 방사성 폐기물의 지질 저장 및 광산 현장 치료와 같은 다른 지리 공학 응용 분야에도 유용 할 수 있습니다.


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