Efectos del CO2 y la temperatura en la meteorización de basaltos mediante modelos de transporte reactivo

Abstract

Las emisiones de CO2 asociadas a procesos antropogénicos han acelerado el proceso de cambio climático actual, el cual afecta de manera directa la formación de suelo, mediante cambios en la temperatura, variaciones en la precipitación, y aceleración en procesos de disolución y/o precipitación mineral. La meteorización de silicatos y en particular de suelo basáltico constituyen una gran fuente de almacenamiento de CO2 atmosférico. Por lo que se hace relevante comprender en mayor medida como este proceso se ve afectado en escenarios de concentraciones de CO2 del doble que las actuales y temperaturas de hasta 5°C mayores, proyecciones que están establecidas para 100 años más acorde con el último reporte del Panel Intergubernamental de Cambio climático (IPCC). Para este trabajo se considera la realización de un modelo de transporte reactivo, calibrado a partir de parámetros base de un trabajo experimental que considera la irrigación de una columna de basalto granular mediante cuatro eventos de lluvia de 2.5 hrs de duración intercalados con cuatro eventos secos que dan una duración final del experimento de 120 días. Se realiza una posterior comparación entre los resultados hidrogeoquímicos experimentales con los obtenidos tras la simulación, si el modelo se ajusta de forma adecuada, permite extrapolar los resultados al comportamiento de fases sólidas y cuantificar así como los cambios en factores ambientales de PCO2 y temperatura afectan a las tasas de reacción mineral de fases primarias y secundarias involucradas en la meteorización de basalto. Se analizan las concentraciones simuladas de CO2(aq), pH, Ca, Mg, Al, Fe y Si, debido a que estos elementos caracterizan las transformaciones minerales que ocurren en el sistema. El modelo logra ajustar correctamente parámetros de CO2(aq), pH, Ca y Al, pero es inconsistente para valores de Mg, Fe y Si. En base a estos resultados, se logra establecer un modelo que reproduce el comportamiento real, de CO2 acuoso y de pH, además de comprobar que a partir de la disolución de vidrio basáltico existe precipitación de fases aluminosilicatadas y precipitación de goetita, las cuales a mayores concentraciones de CO2 y mayores temperaturas aceleran el proceso de precipitación de estos minerales, con la temperatura siendo el factor más relevante de cambios. Además, en este estudio se discutieron los factores que permitirían modelar correctamente las concentraciones de Si, Mg y Fe. En particular, se discuten los efectos de formación de coloides en solución, y el error de sólo considerar un medio poroso homogéneo (sólo vidrio basáltico).