Diamantstof ongeschikt voor stratosferische injectie ^{CEFR B2}

Een team van Washington University in St. Louis onderzocht of synthetisch diamantstof geschikt is voor stratosferische aerosolinjectie (SAI), een voorgestelde vorm van zonale geo-engineering die het koelende effect van vulkaanuitbarstingen wil nabootsen. Omdat sulfaatdeeltjes bekende nadelen hebben, zochten de wetenschappers naar alternatieve deeltjes die zonlicht reflecteren met minder bijwerkingen.

De onderzoekers bestudeerden nanodiamanten die worden geproduceerd met detonatiesynthese, de meest economische methode voor grootschalige productie. Bij die methode ontstaat diamantroet door een koolstofhoudend mengsel in een metalen kamer te laten exploderen. Simulaties op basis van eerst-principes lieten zien dat detonatiemateriaal onvermijdelijk resterende koolstofverontreinigingen bevat (typisch 1–5% naar massa) en dat hoge-temperatuurdetonatie sp2-gehybridiseerde koolstof kan introduceren die een harde koolstofschil rond een diamantkern vormt.

Die koolstofhoudende onzuiverheden verhogen de lichtabsorptie in plaats van de reflectie; de onderzoekers vonden dat onzuiverheden het lichtverstrooiende effect van het materiaal met maximaal 25% kunnen verminderen. Eerder onderzoek schatte dat jaarlijks ongeveer 5 million tons diamantdeeltjes nodig zouden zijn om de planeet met 1.6 degrees Celsius te koelen met behulp van hoogvliegende vliegtuigen. De nieuwe studie concludeert dat detonatiegesynthetiseerde nanodiamanten waarschijnlijk meer warmte absorberen dan zij weerkaatsen, waardoor ze een slechte keuze voor SAI zijn.

De bevindingen zijn gepubliceerd in Journal of Aerosol Science. Coauteurs zijn onder meer Rajan Chakrabarty (Professor of Engineering), universitair hoofddocent Rohan Mishra en postdoctoraal onderzoekers Joshin Kumar, Gwan-Yeong Jung en Taveen Kapoor, allen verbonden aan de McKelvey School of Engineering. Het werk maakte gebruik van een 2024-beurs van de Simons Foundation International en van rekenmiddelen uit toewijzing DMR160007 via het ACCESS-programma, ondersteund door de National Science Foundation. Chakrabarty benadrukt dat het onderzoeken van onzuiverheden cruciaal is, omdat verontreinigingen de reflectiviteit kunnen veranderen, ozonvernietiging kunnen katalyseren of atmosferische feedbacks kunnen veroorzaken die de koeling verminderen en milieurisico's vergroten.