Cinetica dell'erosione chimica accelerata di residui di miniera per la cattura diretta di anidride carbonica

L’aumento della concentrazione atmosferica di anidride carbonica (CO2) rappresenta una delle principali cause dell’intensificazione dell’effetto serra e di conseguenza del cambiamento climatico a cui stiamo assistendo. Oltre a dover ridurre le emissioni di CO2 utilizzando fonti rinnovabili è necessario rimuovere e sequestrare parte dell’anidride carbonica già emessa. La mineralizzazione dell’anidride carbonica fa parte delle tecnologie CSS (carbon sequestration and storage) ed è una soluzione promettente per stoccare l’anidride carbonica in carbonati che sono termodinamicamente stabili. Questo avviene grazie alla reazione tra CO2 e materiali contenenti ossidi di metalli. La mineralizzazione della CO2 può avvenire in modo diretto (i minerali sono carbonati in un solo step) o in modo indiretto (i componenti reattivi sono prima estratti dalla matrice minerale e poi carbonati successivamente). Il presente studio investiga il primo step del processo indiretto, cioè la dissoluzione accelerata di scarti di miniera usando acidi organici e mantenendo le condizioni ambientali. Il campione utilizzato per la dissoluzione è stato ottenuto da un sito di estrazione di wollastonite in Oak Hill Mine, New York (USA) operato da IMERYS Wollastonite USA, LLC. In particolare, si è innanzitutto caratterizzato il campione da un punto di vista mineralogico e petrologico e successivamente sono stati effettuati esperimenti a condizioni di temperatura e pressioni controllate ma di diversa durata (da 30 minuti fino a 24 ore) per sviluppare un modello cinetico abbinato con la geochimica per analizzare e sviluppare il processo in larga scala. Gli esperimenti sono stati condotti sia su materiale non macinato che materiale macinato, per quantificare l’influenza della macinazione sulla dissoluzione. Le soluzioni ottenute sono state tutte analizzate per determinare la percentuale di elementi estratti quali Ca, Al, Mg, Mn, Ti e Fe. Come previsto la granulometria più grossolana riduce drasticamente l'efficienza di estrazione. Tuttavia, un aumento della durata della dissoluzione fino a 24 ore ha permesso di ottenere una percentuale di estrazione del Ca fino a circa il 30%.