地球与环境 2022-07-03 15:24

Andrei Swidinsky说地球物理技术可以帮助解决气候变化问题,方法是找到地热能的来源,找到对绿色能源技术至关重要的矿物,并确定碳储存地点(图片由Swidinsky提供)。

对于多伦多大学的地球物理学家安德烈·斯威德斯基来说,在科罗拉多南部的科罗拉多鳄鱼爬行动物公园可能是对地热能最不寻常的利用。

20世纪70年代,该农场的主人开始在池塘里养殖罗非鱼,池塘的水温是他们从地下挖来的,水温达到32摄氏度。20世纪80年代,他们购买了100只短吻鳄幼崽,以帮助处理他们经营产生的鱼遗骸。不久,短吻鳄就长成了正常大小,人们愿意花钱去看它们,一个独特而意想不到的旅游景点诞生了。

斯温丁斯基当时是科罗拉多矿业学院的助理教授,科罗拉多州农村的农场和小型地热供暖系统给他留下了深刻的印象。

“在那之前,我认为地热只是用于像冰岛那样的大规模系统发电的东西,”斯威德斯基说,他在多伦多大学完成了博士学位,现在是艺术与科学学院地球科学系勘探地球物理的副教授和泰克主席。

但科罗拉多州的地热资源远不及冰岛,而我上地球物理课的帕戈萨斯普林斯镇的很多地方都是用小型地热系统加热的。所以,我明白了,如果你能聪明地利用地热资源,你可以做很多事情。”

斯威德斯基的研究重点是地球物理勘探——特别是发展地球物理成像技术,以帮助了解地球表面下的东西。该方法包括地震和电磁技术,用于绘制地下结构、温度和物理特征或岩性。

斯温丁斯基说,地球物理技术在解决他所说的“全球社会目前面临的最大挑战:气候变化”方面具有巨大的潜力。它可以通过帮助开发常规和增强型地热能发电、确定绿色能源关键矿物的储量以及帮助加拿大建设碳存储能力来实现这一目标。

当斯温丁斯基于2019年从科罗拉多回到加拿大,在地球科学系担任访问教授时,他的注意力转向了气候变化。那是联邦大选的一年,围绕就业、石油、经济和实现净零碳排放的辩论如火如荼。在科罗拉多工作了一段时间后,他回到了多伦多大学,并决心利用自己在地球物理勘探方面的专长来解决全球危机。

“加拿大不可能在2050年达到净零排放的目标,”斯威德斯基说。“但我认为我们可以做到,我认为技术创新会让我们实现这一目标。”

斯威德斯基正在研究的地球物理勘探工具将通过测量岩石的电导率和密度来改进对地热能源的勘探,这两项指标都与结构、温度和岩性有关。这次勘探将有助于找到加热的地下水源;它还可以确定增强型地热系统的潜在地点,将水从加热的岩石中泵出,用于驱动发电涡轮机。更重要的是,对这些热源的更清晰的了解将有助于它们在开发后的安全管理。

该工具包还将通过提高我们找到对绿色能源至关重要的矿物的能力,在另一个气候变化方面提供帮助——例如,用于电动汽车电池的锂和钴,以及用于风力涡轮机的稀土元素。

斯温丁斯基说:“问题是:在加拿大开发的基矿和贵金属勘探技术现在能否用于寻找锂和钴?”“我认为答案是肯定的。”

最后,同样的地下成像可以确定碳的储存地点,帮助处理加拿大每年产生的碳。

斯温丁斯基说:“西部有一些碳储存场所,但我们每年在加拿大生产超过5亿吨的碳,这些类型的操作需要大规模扩大。我们说的不仅仅是双倍的能力,或者增加10倍,我们说的是将其扩大1000倍甚至更多。”

尽管面临这些挑战,斯温丁斯基对可持续发展的未来有一个愿景,他认为,根据他的估计,到2050年加拿大仍将从化石燃料中生产一些能源。

他说:“这个国家可能没有地热和其他可再生能源来提供我们所需的所有电力。”“所以,我的愿景是,我们的一部分能源来自绿色和清洁能源。这意味着如果你有使用清洁能源的电动汽车,你就没有排放。

“但到2050年,我们可能会在某种程度上燃烧化石燃料——不仅仅是在加拿大,而是在全球。我的设想是,这些排放可以被捕获,我们可以用创新的技术来储存它们。利用地热、核能、风能和太阳能——以及碳捕获——我们可以实现净零排放。

“通过与地球合作,我们可以使这一愿景成为现实,解决气候变化问题。”


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