những lựa chọn về đáy biển, đặc biệt là tính chất của vùng xa.
Những dự đoán tin cậy về số phận của các hồ chứa CO2 quy mô lớn được đưa ra trên các mô phỏng số, bởi các thực nghiệm với quy mô lớn hiện nay chưa được thực hiện. Đối với một hồ chứa CO2với độ sâu ban đầu là 50 m, thời gian để hòa tan hoàn toàn thay đổi từ 30 tới 400 năm phụ thuộc vào từng vị trí của đại dương và môi trường đáy biển. Thời gian để hòa tan một bể chứa CO2 phụ thuộc vào độ sâu của nó, các động lực học phức tạp của lớp biên đáy đại dương và các đặc tính của dòng chảy, cơ chế của sự hòa tan hydrat CO2, và các tính chất của CO2 trong dung dịch[84].
Vòng đời của một hồ chứa CO2 sẽ dài nhất trong các môi trường được kết hợp tương đối, chẳng hạn như có thể được thấy trong một số hố và vùng trũng với dòng chảy được giới hạn [85]. Các dòng chảy mạnh được quan sát trong các hố [86]. Ngoài ra, sự mô phỏng của sự lưu trữ CO2trong một hố sâu[87] hiển thị rằng địa hình đáy biểncó thể làm suy yếu động lượng thẳng đứng và sự truyền khối, làm chậm tốc độ hòa tan. Trong một môi trường tĩnh, sự vận chuyển sẽ có ưu thế bởi sự khuếch tán. Sự khuếch tán kép trong sự có mặt của sự phân tầng mạnh có thể sản sinh ra các vòngđời dài của hồ. Ngược lại, dòng chảy của nước biển qua bề mặt hồ sẽ làm tăng sự truyền khối và sự hòa tan. Chẳng hạn, những vòngđời hồ chứa CO2 lớn hơn 10000 năm cho một hồ dày 50 m có thể được tính toán từ tốc độ hòa tan là 0,44 cm/năm đối với một hệ thống tĩnh, khuếch tán nguyên chất [88]. Fer và Haugan [89]đã tìm thấy rằng vận tốc ngang trung bình là 0,05m/s sẽ gây ra sự hòa tan CO2lớn hơn 25 lần (12 cm/năm). Ngoài ra, họ đã nhận thấy rằng một cơn bãoở đáy đại dương với một vận tốc ngang là 0,20 m/s có thể làm tăng tốc độ hòa tan tới 170 cm/năm.
2.3.2.3. Lưu trữ CO2 bằng cách hòa tan các khoáng chất cacbonat trong đạidương dương
Trải qua hàng ngàn năm, sự tăng lên vềtính axit của nước biển do sựhòa tan CO2sẽ được trung hòa bằng sựhòa tan tựnhiên của các khoáng chất cacbonat trong các trầm tích ở đáy biển và trên đất liền. Sự trung hòa này cho phép đại dương có thểhấp thụnhiều CO2từkhí quyển hơn và giảm sự thay đổi vềpHtrong đại dương, nồng độ ion cacbonat và pCO2 [90]. Nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau đã
đượcđề xuất để đẩy nhanh sự trung hòa cacbonat, và bằng những phương pháp đó CO2 sẽ được lưu trữ trong đại dương bằng cách đẩy mạnh sự hòa tan các khoáng chất cacbonat. Các phương pháp tiếp cận này [91]không đòi hỏi các bước tách, thu giữ và vận chuyển CO2ban đầu. Tuy nhiên, vẫn chưa có những đánh giá, kiểm tra nào về các phương pháp này được thực hiện ở biển, vì vậy những suy luận về sự tăng hệsố lưu trữCO2trong đại dương, và nhữngảnh hưởng lên pH của đại dương là dựa trên các thực nghiệm trong phòng thí nghiệm [92], các tính toán [91], và các mô hình [93].
Nguyên tắc của phương pháp này là bổsung tính kiềm cho đại dương để đẩy mạnh phản ứng (2.3), đó phản ứng của đá vôi với cacbon dioxit và nước để hình thành canxi và các ion bicacbonat trong dung dịch.
CaCO3(r)+ CO2(k)+ H2OCa2++ 2HCO3- (2.3) Sự tính toán đối với cacbon vô cơ được hòa tan trong nước biểnđãđược thực hiện [91], đối với mỗi mol CaCO3 được hòa tan sẽ có 0,8 mol CO2 được lưu trữ thêm trong nước biển để cân bằng với áp suất riêng phần của CO2 đãđượcổn định (ví dụ, khoảng 2,8 tỷ tấn đá vôi/tỷ tấn CO2). Việc tăng thêm tính kiềm vào đại dương làm tăng thêm khả năng lưu trữ cacbon trong đại dương, có thểthực hiện cả trong thời gian gần và trên các quy mô thời gian hàng ngàn năm [91].
Các khoáng chất cacbonat đãđược đề xuất nhưlà các nguồn ban đầu có tính kiềm đểtrung hòa tính axit của CO2 [91].Đã có nhiều thực nghiệm và các quan sát có liên quan tới động lực của sự hòa tan và lắng đọng khoáng chất cacbonat, cả trong nước sạch và nước biển [92]. Các khoáng chất cacbonat và các hợp chất kiềm dễ dàng hòa tan trong nước biển bề mặt (chẳng hạn như Na2CO3), tuy nhiên, vẫn chưa tìm rađược những số lượng thích hợp để lưu trữ cacbon trong đại dương trên các quy mô lớn so với sự phát thải CO2hóa thạch [91].Nước bềmặt của đại dương đã quá bão hòa đối với các khoáng chất cacbonat [94], và để tránh vấn đề này, Kheshgi [91] đã đề cập tới đẩy mạnh phản ứng (5) bằng cách nung đá vôi đểhình thành CaO, chất này được hòa tan dễdàng.
Cách tiếp cận này sẽ làm tăng lượng CO2 chìm xuống đại dương và không cần phải được kết nối tới một nguồn CO2 được làm đặc hoặc yêu cầu vận chuyển xuống biển sâu. Tuy nhiên, cũng như một quá trình, sẽ cần phải tránh sự tái lắng đọng nhanh của CaCO3, một vấn đềcòn chưa được giải quyết.
Dung dịch axit cacbonic được hình thành bởi sự tiếp xúc của nước biển với các khí thải sẽ làm tăng sự hòa tan của canxit (CaCO3), aragonite, đolomit, đá vôi
và các khoáng chất chứa cacbonat khác, đặc biệt nếu các khoáng chất được nghiền nhỏ để tăng diện tích bề mặt hoạt động. Chẳng hạn, dung dịch của Ca2+ và cacbon vô cơ ( chủ yếu là HCO3-) được hòa tan trong nước biển có thể sau đó được giải phóng trởlại vào bên trong đại dương, ở đó nó sẽ được pha loãng với nước biển.
Các phương pháp tiếp cận bằng cách trung hòa với cacbonat yêu cầu lượng lớn các khoáng chất cacbonat.Lượng cacbonat lắng đọng là phong phú với ước tính khoảng 5 x 1017 tấn [94], gấp khoảng 10000 lần khối lượng của cacbon trong nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, lên tới 1,5 mol khoáng chất cacbonat phải được hòa tan cho mỗi mol của CO2 nhân tạo được lưu trữ vĩnh cửu trong đại dương [93];do đó, khối lượng của CaCO3 được sử dụng sẽ gấp tới 3,5 lần khối lượng của CO2 được lưu trữ. Trên toàn thế giới, có 3 tỷ tấn CaCO3 được khai thác hàng năm. Do đó, sự triển khai các cách tiếp cận trung hòa cacbonat trên quy mô lớn sẽ yêu cầu mởrộng khai khoáng và vận chuyển đá vôi và kèm theo những tác động về môi trường. Ngoài ra, các tạp chất trong các khoáng chất được hòa tan có thể gây ra nhữngảnh hưởng bất lợi và vẫn chưa được nghiên cứu.