Efectos de la mineralogía, la química y las propiedades físicas de los basaltos en el potencial de captura de carbono y la liberación de elementos de nutrientes vegetales mediante meteorización mejorada

Las rocas ígneas máficas, como el basalto, están compuestas por abundantes minerales de silicato ricos en calcio y magnesio, ampliamente propuestos como adecuados para la eliminación escalable de dióxido de carbono (CDR) mediante meteorización mejorada de rocas (ERW). En este trabajo, presentamos una caracterización detallada de la mineralogía, la química, el tamaño de partícula y el área superficial de seis basaltos extraídos utilizados en ensayos de campo a gran escala de ERW. Utilizamos modelos de transporte reactivo (RTM) unidimensionales (1-D) de los procesos del perfil del suelo para simular el potencial de CDR inorgánico mediante el flujo de cationes (Mg2+, Ca2+, K+ y Na+) y evaluar la liberación de los nutrientes vegetales esenciales fósforo (P) y potasio (K) para un suelo agrícola franco-arcilloso típico. Los basaltos están compuestos principalmente por piroxeno y feldespato plagioclasa (hasta un 71 % en peso), con olivino, cuarzo, vidrio y feldespato alcalino accesorios. El tamaño medio de partícula triturada varía en un factor de 10, debido a diferencias en las operaciones mineras y los procesos de molienda. Las simulaciones de RTM, basadas en la composición mineral medida y el área superficial específica (SSA) BET con gas N-2, arrojaron valores potenciales de CDR de entre c. 1,3 y 8,5 t CO2 ha(-1) tras 15 años después de una aplicación inicial de 50 t ha(-1) de basalto. Los resultados de RTM son comparativos para el rango de insumos descritos y deben considerarse ilustrativos para un suelo agrícola. No obstante, indican que aumentar el área superficial de basaltos de meteorización lenta mediante una molienda de alto consumo energético antes de la aplicación en campo en un contexto de ERW podría no estar justificado en términos de ganancias adicionales de CDR. Desarrollamos una función para convertir el CDR basado en mediciones químicas de rocas ampliamente disponibles y fáciles de medir en determinaciones más realistas basadas en la mineralogía. Al aplicarla a un conjunto de datos químicos de >1300 análisis de basalto procedentes de 25 grandes provincias ígneas, simulamos potenciales acumulados de CDR de hasta c. 8,5 t CO2 ha(-1) tras 30 años de meteorización, asumiendo una única aplicación de basalto con una SSA de 1 m(2) g(-1). Nuestras simulaciones de RTM sugieren que la ERW con basalto libera suficiente fósforo (P) como para sustituir el uso típico de fertilizantes de fósforo en cultivos herbáceos en Europa y EE. UU., lo que ofrece el potencial de reducir la demanda de fósforo costoso derivado de rocas.