二氧化碳捕获与封存是应对气候变化的关键技术，科学家预计到本世纪末需处理数十亿吨工业排放。一项有前景的方法是利用地下岩石通过碳矿化过程将碳转化为固体矿物长期储存。麻省理工学院的研究团队通过X射线成像深入揭示了火山岩在这一过程中的内部变化，为优化碳封存系统提供了新见解。

研究人员使用2023年在冰岛采集的玄武岩样本进行实验，将流体注入岩石并利用X射线CT扫描仪观察矿物形成对内部结构的影响。玄武岩作为一种多孔火山岩，含有铁、钙和镁等元素，能与二氧化碳流体反应生成碳酸盐矿物，实现碳的稳定封存。冰岛的CarbFix试点项目已证明超过95%的二氧化碳可在两年内矿化，但岩石自身演变机制尚不明确。

麻省理工学院团队加速了矿化步骤，通过混合两种流体快速产生碳酸盐矿物，并在扫描仪内持续监测。X射线图像显示，矿物主要在连接孔隙的微小裂缝中形成，迅速降低了岩石的渗透性，但孔隙率仅减少约5%。实验表明，尽管渗透性下降，流体仍能持续流动并促进矿物生成。研究合著者Matėj Peč表示：“这项研究提供了关于岩石在这种复杂矿化过程中的行为信息，这可能给你如何有利地设计它提供思路。”

研究人员指出，这些发现有助于工程师设计更高效的地下碳封存系统。碳矿化技术通过将二氧化碳转化为岩石，为全球减排目标提供了可持续解决方案。这项研究发表在《AGU Advances》期刊上，强调了X射线成像在理解碳封存机制中的重要作用，未来有望推动相关技术的实际应用。