Työn tavoitteena oli selvittää mineraalikarbonoinnin soveltuvuutta hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ja siten hillitä ilmastonmuutosta. Työ keskittyi ennen kaikkea kaksivaiheisen mineraalikarbonoinnin toteutettavuuteen energian käytön kannalta, mineraalikarbonaattien hyötykäyttömahdollisuuksiin ja kyseisen hiilidioksidin varastointimenetelmän turvallisuuteen Suomessa.

Kirjallisessa osiossa arvioitiin lyhyesti ihmisten aikaansaamien hiilidioksidipäästöjen vaikutusta kiihtyneeseen kasvihuoneilmiöön sekä hiilidioksipäästöjen vähentämismahdollisuuksia. Eri karbonointiprosessivaihtoehtoja, sopivia karbonointimineraaleja ja hyötykäyttömahdollisuuksia etenkin Suomessa, tarkasteltiin yksityiskohtaisesti.

Aikaisemmat tutkimukset osoittavat, että hiilidioksidipäästöjä tulisi vähentää merkittävästi samalla kun energian tarve maailmassa kasvaa. Hiilidioksidin takavarikointi mineraalikarbonoinnilla vaikuttaa yhdeltä parhaimmista mahdollisuuksista tämän toteuttamiseksi. Sopivia silikaattimineraaleja on olemassa riittävissä määrin. Teollisuusjätteen, kuten rauta- ja teräskuonan käyttö voi olla myös mahdollista. Muutamat karbonointimetodit vaikuttivat lupaavilta. Varastoinnin ohella karbonaatteja voitaisiin käyttää sitomaan tuhkaa ja muuta hienojakoista maata, sekä korvaamaan kalsiitista valmistetun saostetun kalsiumkarbonaatin.

Kokeellisessa osiossa hiilidioksidin varastoinnin turvallisuutta mineraalikarbonaattina tutkittiin testaamalla magnesium- ja kalsiumkarbonaatin stabiilisuutta erivahvuisissa typpihappoliuoksissa. Stabiilisuus, mahdollisena hiilidioksidin liukenemisena, laskettiin liuenneen magnesiumin tai kalsiumin määrästä happamassa liuoksessa.

Kokeiden mukaan mitä alhaisempi oli liuoksen pH-arvo, sitä suurempi oli liuenneen mineraalin määrä. Kun pH oli suurempi kuin 2, mahdollinen hiilidioksidipurkaus oli vähemmän kuin 1%, kun taas Suomen sadevesien tyypillinen pH on noin 4. Siten hiilidioksidin takavarikointi mineraalikarbonaattina Suomessa vaikuttaa turvalliselta.

Mallintamisosiossa kaksivaiheinen mineraalikarbonointi serpentiinillä mallinnettiin, tavoitteena tutkia prosessin toteutettavuutta energiankäytön kannalta. Mallin reaktoreiden ja lämmönvaihtimien lämpöjen exergioiden summa laskettiin, jotta löydettäisiin optimaaliset lämpötilat irrotus- ja karbonointiprosessille niin, että vältettäisiin ulkopuolisen energian käyttö.

Optimaalinen lämpötila-alue Mg(OH)₂-perusteiselle kaksivaiheiselle serpentiinin karbonoinnille oli suurin korkeimmalla mallinnetulla paineella 70 bar, ja noin 60% karbonointiasteella.