Kolefnisbinding í bergi: Nýr vistvænn iðnaður

Starfsmenn Carbfix skrifa um kolefnisförgun og nýtt fjölþjóðlegt samstarf félagsins í grein sem birtist fyrst í Vísbendingu.

Það eru ekki aðeins tré sem binda koldí­oxíð í nátt­úr­unni. Gríð­ar­legt magn af koldí­oxíði er nátt­úru­lega bundið í stein­dum í bergi. Á und­an­förnum árum hefur vís­inda­mönnum tek­ist að beisla þetta nátt­úru­lega ferli kolefn­is­bind­ing­ar. Aðferð­in, sem nefn­ist Car­bfix, gerir okkur kleift að stein­gera koldí­oxíð á örfáum árum í stað árþús­unda. Nú þegar styrkur koldí­oxíðs eykst hratt í and­rúms­loft­inu og veldur óaft­ur­kræfum breyt­ingum á vist­kerf­inu og lífs­skil­yrðum manna er brýn þörf á nýstár­legum tækni­lausnum sem binda koldí­oxíð á öruggan og var­an­legan hátt.

Að stein­gera gas á tveimur árum

Að stein­gera gas­teg­und hljómar eins og töfrar en er í reynd ekki svo flók­ið. Car­bfix aðferðin virkar þannig að koldí­oxíð er leyst í vatni áður en því er dælt niður í berggrunn­inn. Með því að leysa koldí­oxíð í vatni verður til kol­sýrt vatn, eins konar sóda­vatn. Kol­sýrt vatn er þyngra en vatnið sem fyrir er í berggrunn­inum og rís því ekki til yfir­borðs þegar því er dælt nið­ur, heldur sekkur dýpra – og því er ekki hætt á að koldí­oxíðið losni aftur út í and­rúms­loft­ið. Þetta súra vatn leysir málma á borð við kalk, magnesíum og járn úr berg­inu, sem bland­ast vökv­an­um. Ungt basalt, líkt og það sem þekur megnið af Íslandi, er sér­stak­lega ríkt af þessum málm­um. Með tím­anum bind­ast málm­arnir koldí­oxíð­inu og mynda stein­dir sem fylla upp í hol­rými í berg­inu, svo­kall­aðar kar­bónat­steind­ir. Stein­d­irnar hald­ast stöðugar í þús­undir ára og því er koldí­oxíðið var­an­lega bund­ið. 

Car­bfix hópnum tókst að sýna fram á að yfir 95% þess koldí­oxíðs sem dælt var niður í basalt­mynd­anir á Hell­is­heiði varð að stein­dum innan tveggja ára – mun fyrr en áður var talið mögu­legt .  Áskorun næstu ára og ára­tuga felst í því að fanga koldí­oxíð í miklu magni og dæla því niður í réttu berg­lögin á hag­kvæman hátt – leysa það í vatni og stein­renna það djúpt í jörðu.

Nægt geymslu­pláss á Íslandi

Car­bfix ohf. var stofnað sem dótt­ur­fyr­ir­tæki Orku­veitu Reykja­víkur í lok árs 2019 eftir langan aðdrag­anda í formi rann­sókna, nýsköp­unar og tækni­þró­un­ar. Frá árinu 2007 hefur Car­bfix gengið í gegnum öll stig tækni­þró­un­ar; frá hug­mynd til við­ur­kenndrar aðferðar og stofnun fyr­ir­tæk­is. Car­bfix er með fyrstu fyr­ir­tækjum heims sem sér­hæfa sig í var­an­legri bind­ingu koldí­oxíðs í jarð­lögum og lyk­il­hlutar tækn­innar eru í alþjóð­legu einka­leyf­is­ferli.

Car­bfix kolefn­is­förg­un­ar­að­ferðin þarf ein­göngu þrjú hrá­efni: Hent­ugt berg, vatn og koldí­oxíð. Hent­ugt berg er að finna víða í heim­inum og þekur u.þ.b. 5% af landmassa jarðar og megnið af hafs­botn­in­um. Nán­ast allur berggrunnur Íslands hentar fyrir Car­bfix aðferð­ina en geymslu­geta koldí­oxíðs hér á landi er mæld í þús­undum millj­arða tonna, sem er marg­falt meira en árleg losun mann­kyns.

Oft var þörf en nú er nauð­syn

Par­ís­ar­sam­komu­lag­ið, sem und­ir­ritað var árið 2015, bygg­ist á skuld­bind­ingu ríkja heims að draga hratt úr losun gróð­ur­húsa­loft­teg­unda til að tryggja að hlýnun jarðar hald­ist innan við 2°C á þess­ari öld . Það liggur ljóst fyrir að þessum mark­miðum verður ekki náð án stór­tækrar nið­ur­dæl­ingar koldí­oxíðs í jarð­lög. 

Sam­kvæmt skýrslu Alþjóða­orku­mála­stofn­un­ar­innar þarf nið­ur­dæl­ing koldí­oxíðs að nema yfir 100 millj­örðum tonna á heims­vísu til árs­ins 2060 til að ná mark­miðum Par­ís­ar­sam­komu­lags­ins . Þetta eru engar smá­töl­ur. Ef við ímyndum okkur að í stað vatns sé Gull­foss gerður úr koldí­oxíði á vökva­formi, þá jafn­gildir þetta magn stöð­ugu rennsli Gull­foss næstu 40 árin. Alþjóða­sam­fé­lagið hefur hingað til ein­blínt á svo­kall­aða kolefn­is­geymslu þ.e. að dæla koldí­oxíði á vökva­formi djúpt ofan í tómar gas- og olíu­lind­ir. Þannig er koldí­oxíð­inu skilað aftur þaðan sem það kom upp­haf­lega. Á hinn bóg­inn bygg­ist Car­bfix aðferðin ekki á geymslu heldur var­an­legri kolefn­is­förg­un, sem sýnt hefur verið að sé sam­keppn­is­hæf og hefur opnað á stór svæði í heim­inum þar sem nið­ur­dæl­ing á koldí­oxíði hefur ekki áður verið talin fýsi­leg.

Minnkuð losun ekki í boði fyrir alla

Þau sem hafa notað kolefn­is­reikni EFLU  hafa rekið sig á að hvernig sem við stillum svörin okk­ar, er nán­ast ómögu­legt fyrir Íslend­ing að ná kolefn­is­spori sínu niður fyrir 4 tonn á ári. Það er m.a. vegna þess að allt að helm­ingur af kolefn­is­spori ein­stak­lings á rætur sínar að rekja í fram­leiðslu þeirrar steypu og málma sem fara í bygg­ingu hús­næð­is.

Í sumum iðn­greinum eru mögu­leikar á að draga úr koldí­oxíð­losun afar tak­mark­að­ir. Þar á meðal er grund­vall­ar­iðn­aður á borð við stál- og sem­ents­fram­leiðslu, sem er ábyrgur fyrir 10-14% af árlegri losun mann­kyns. Í þessum iðn­aði er myndun koldí­oxíðs órjúf­an­legur hluti af fram­leiðslu­ferl­inu, óháð upp­runa orkunn­ar, og því er föngun koldí­oxíðs við strompana eina leiðin til að tak­marka los­un. Á kom­andi ára­tug mun fara fram mik­ill sam­kvæm­is­leikur þar sem iðn­aður og stærri fyr­ir­tæki munu máta sig við mis­mun­andi tækni­lausnir í föngun og förgun koldí­oxíðs. Þar getur Car­bfix spilað stórt hlut­verk.

Sam­keppn­is­hæfur val­kostur

Þrátt fyrir að þörfin fyrir föngun og nið­ur­dæl­ingu koldí­oxíðs sé gríð­ar­leg hefur reynst erfitt að koma nýjum verk­efnum á lagg­irn­ar. Ástæða þess er fyrst og fremst skortur á hvötum og kvöðum til að draga úr losun koldí­oxíðs. Það virð­ist þó heldur vera að breyt­ast. 

Við­skipta­kerfi ESB með los­un­ar­heim­ildir (e. EU Emission Tra­d­ing System, ETS) sem sett var á lagg­irnar árið 2005 fól í sér fram­sýnt skref til að skapa markað þar sem fyr­ir­tæki geta keypt og selt los­un­ar­heim­ild­ir. Núver­andi verð á los­un­ar­heim­ildum er um 3500 kr. á hvert tonn af koldí­oxíði  og má gera ráð fyrir að það fari hækk­andi á næstu árum. 

Kostn­aður Orku nátt­úr­unnar við að reka Car­bfix aðferð­ina við Hell­is­heið­ar­virkjun er nokkurn veg­inn á pari við núver­andi verð á los­un­ar­heim­ildum sem sýnir fram á sam­keppn­is­hæfi aðferð­ar­innar . Car­bfix er ein hag­kvæm­asta aðferðin til að fanga og dæla niður koldí­oxíði sem er í rekstri í dag og því verður spenn­andi að máta aðferð­ina við ann­ars konar orku- og iðn­að­ar­starf­semi.

Loftsugur nauð­syn­legar

Flug­sam­göngur eru annað dæmi um iðnað sem hefur tak­mark­aða mögu­leika á að draga úr losun í náinni fram­tíð. En ólíkt þunga­iðn­aði þar sem mikið koldí­oxíð streymir úr strompum þá er útblástur flug­véla það dreifður að það er ópraktískt að þróa lausnir sem fanga hann beint. Í stað­inn þarf flug­iðn­að­ur­inn að kolefn­is­jafna sig með lausnum sem hreinsa og binda koldí­oxíð sem þegar hefur verið losað út í and­rúms­loft­ið.

Koldí­oxíð­sam­eind sem losuð er í Banda­ríkj­unum eltir veðra­kerfin og er komin til Íslands eftir nokkra daga að með­al­tali. Þessi hraða blöndun koldí­oxíðs í loft­hjúpnum er ástæða þess að lofts­lags­vand­inn er vandi allra jarð­ar­búa – það skiptir ekki máli hvar los­unin á sér stað, hún hefur áhrif á allan loft­hjúp jarð­ar. Að sama skapi skiptir ekki máli hvar koldí­oxíð er hreinsað úr and­rúms­loft­inu. Í gegnum loft­hjúp­inn höfum við aðgengi að allri heims­ins los­un.

Það er vissu­lega ein­fald­ara og hag­kvæmara að hindra að gróð­ur­húsa­loft­teg­undir sleppi út í and­rúms­loftið en að reyna að ná þeim til baka. En nú er heim­ur­inn kom­inn í þá stöðu að eigi lofts­lags­markið að nást, þurfum við einnig að fanga millj­arða tonna af koldí­oxíði sem þegar hefur verið sleppt út í and­rúms­loftið sam­hliða því að minnka losun , . Það er ekki lengur spurn­ing um „annað hvort, eða“. Í báðum til­vikum getur Car­bfix aðferðin bundið koldí­oxíð var­an­lega í bergi með öruggum og hag­kvæmum hætti.

En það er ekki ein­falt að ná koldí­oxíði úr and­rúms­lofti með það að mark­miði að dæla því niður í jarð­lög. Það þarf tækni­lega krefj­andi milli­skref sem ryksugar koldí­oxíð úr loft­inu og mætti kalla loftsugu­tækni. En loftsugu­tækni er eng­inn hægð­ar­leik­ur. Aðeins fjórar af hverjum tíu þús­und sam­eindum í lofti eru koldí­oxíð sam­eind­ir. Ímynd­aðu þér að barnið á heim­il­inu hafi sturtað tíu þús­und Lego kubbum á stofu­gólfið og verk­efni þitt er að finna fjóra bleika kubba með sér­staka lög­un. Ímynd­aðu þér svo að gegnum stof­una flæði trilljón trilljónir Legokubba á hverri sek­úndu og þú átt að fanga 0,04% þeirra af ákveð­inni gerð og enga aðra. Þetta er við­fangs­efni fyr­ir­tækja sem sér­hæfa sig í loftsugu­tækn­i. 

Skóg­rækt er ekki nóg

En hvers vegna má ekki ein­fald­lega planta trjám í stað­inn? Þó að skóg­rækt sé mik­il­væg leið til að binda koldí­oxíð úr and­rúms­lofti en stað­reyndin sú að hún nægir ekki ein og sér. Þá fer skóg­lendi á jörð­inni ekki vax­andi heldur eyð­ast skógar hratt af manna­völd­um. Það er því áhættu­samt og óráð­legt að treysta ein­göngu á skóg­rækt þegar kemur að því að draga koldí­oxíð úr and­rúms­lofti. Loftsugu­tækni getur fangað koldí­oxíð hraðar og krefst um 400 sinnum minna land­svæðis en skóg­rækt en er á hinn bóg­inn orku­frek og dýr í fram­leiðslu. Líf­fræði­leg og tækni­leg bind­ing munu þurfa að hald­ast í hendur eigi lofts­lags­mark­mið að nást.

Það eru nokkur fyr­ir­tæki í heim­inum sem hafa þróað tækni sem ræður við að fanga þessa fjóru bleiku legokubba úr legokubba­hrúg­unni. Þar sem öll heims­ins losun er aðgengi­leg gegnum loft­hjúp­inn er enn fremur hægt er velja hent­ug­ustu stað­setn­ing­una á jörð­inni til að knýja loftsugu­bún­að­inn. Eitt fremsta fyr­ir­tæki í heim­inum í þess­ari tækni hefur valið Ísland sem þennan stað og Car­bfix sem tækn­ina til að farga því koldí­oxíð sem er fangað úr and­rúms­lofti.

Aukið sam­starf við Cli­meworks

Frá árinu 2017 hefur Car­bfix átt í sam­starfi við sviss­neska fyr­ir­tækið Cli­meworks. Fyr­ir­tækin hafa í sam­ein­ingu rekið til­rauna­stöð á Hell­is­heiði þar sem koldí­oxíð er fangað beint úr and­rúms­lofti og dælt niður í jarð­lög þar sem það verður að steini. Þrátt fyrir miklar fjár­fest­ingar alþjóð­legra stór­fyr­ir­tækja, eins og t.d. Microsoft, í loftsugu­tækni þá er Hell­is­heiði enn eini stað­ur­inn í heim­inum þar sem koldí­oxíð úr and­rúms­lofti er fangað og farg­að. 

Nýverið til­kynnti Cli­meworks, í sam­starfi við Orku nátt­úr­unnar og Car­bfix, áætl­anir sínar um stór­aukin umsvif á Íslandi. Fram­kvæmdir á loftsugu­stöð með getu til að fanga 4000 tonn af koldí­oxíði árlega eru þegar hafn­ar.­Með aðgengi að grænni orku og hag­kvæmri tækni­lausn til að farga koldí­oxíð­inu hefur Cli­meworks veðjað á Ísland sem fram­tíð­ar­stað­setn­ingu fyrir sína upp­bygg­ingu.

Nýr vist­vænn iðn­aður – ný vist­væn útflutn­ings­grein

Það er útbreiddur hugs­un­ar­háttur hér á landi að Ísland geti lítið lagt af mörkum í bar­átt­unni gegn lofts­lags­breyt­ing­um. Að losun Íslands sé ein­fald­lega svo smá­vægi­leg í stóra sam­heng­inu að það skiptir engu máli hvað Ísland ger­ir. Car­bfix er dæmi um íslenska tækni­lausn í lofts­lags­málum sem hefur áhrifa­mátt langt umfram losun Íslands.

Kolefn­is­hlut­laust Ísland er göf­ugt mark­mið en við getum og eigum að ganga enn lengra. Við höfum tæki­færi til að nýta íslenskt hug­vit og ein­stakar aðstæður hér á landi og bjóða heim­inum upp á hag­kvæma og var­an­lega bind­ingu koldí­oxíðs með hag­nýt­ingu nátt­úru­legra ferla. Hér mætti binda marg­falt meira koldí­oxíð en sem nemur heild­ar­losun Íslands og nýta til þess inn­lenda, umhverf­is­væna orku. Þá hefur kolefn­is­föngun og -förgun alla burði til þess að verða ný vist­væn útflutn­ings­grein í íslensku efna­hags­lífi. Stór­auka má nið­ur­dæl­ingu á koldí­oxíðs á heims­vísu með útflutn­ingi og inn­leið­ingu á Car­bfix tækn­inni í námunda við hentug jarð­lög. Á næsta ári mun t.d. hefj­ast nið­ur­dæl­ing með Car­bfix aðferð­inni í til­rauna­skyni í Þýska­landi og í Tyrk­landi. Þá má líka horfa til þess að nýta íslenskan berggrunn til að farga koldí­oxíði sem yrði flutt hingað erlendis frá á sér­út­búnum tank­skip­um, en Evr­ópu­sambandið leggur mikla áherslu á upp­bygg­ingu á slíkum flutn­ings­leiðum fyrir koldí­oxíð.

Í fram­tíð­inni getur grænn hátækni­iðn­aður náð fót­festu á Íslandi með til­heyr­andi verð­mæta- og atvinnu­sköp­un. Ísland, vegna sér­stöðu sinn­ar, gæti orðið mið­stöð fyrir kolefn­is­förgun á heims­vísu. Þörfin verður meiri með hverju árinu og við búum að ofgnótt af geymslu­plássi sem við getum veitt alþjóða­sam­fé­lag­inu aðgang að til hags­bóta fyrir umhverfið og íslenskt efna­hags­líf. Þetta er aðeins eitt dæmi um að aðgerðir Íslands í lofts­lags­málum skipti víst máli. Jafn­vel í stóra sam­heng­inu.

Greinin birt­ist fyrst í Vís­bend­ingu þann 21. ágúst. Hægt er að ger­ast áskrif­andi að tíma­rit­inu hér.

Kjarninn.is sótt 06/09/2020

Leave a Reply

%d bloggers like this: