東京大學發現二氧化碳礦化的機制

碳捕捉及封存（CSS）被視為減少二氧化碳的重要手段，其中將二氧化碳注入火成岩中使其產生化學反應並礦物化的技術備受關注。因為一旦氣體的二氧化碳轉變成固體的礦物，就能大大地降低二氧化碳氣體從地下外洩的風險。過去一般認為二氧化碳要花費數百年才能礦物化，近年冰島和美國的實證實驗則指出礦物化過程僅需數年，但其分子層級的化學反應機制一直沒有被解明。

東京大學團隊使用第一原理分子動力學模擬（AIMD）再現二氧化碳與火成岩接觸的反應。AIMD是一種運算能力強大的工具，可基於量子力學將卻地描述化學鍵的形成與斷裂，讓科學家在微觀的層級觀察無法透過實驗直接觀測到的過程，有助於材料科學、化學、生物物理學的研究。而結果顯示二氧化碳與火成岩表面特定部位反應、瞬間形成了碳酸鹽類礦物。這結果與過去二氧化碳溶於水中再產生反應的理論大不相同。團隊也發現反應性會隨著橄欖石、輝石等種類而有所不同，這有助於預測二氧化碳的礦化速度並篩選地質較為合適的封存地點。此外，研究還發現，初期的表面反應會影響後續礦物的溶解和再反應，這項成果有助於建立新的地球化學反應模型，以便更準確地模擬長期的礦物化過程。

資料來源：東京大學（2025年7月14日）

【來源/出處】