Hægt að binda koltvíoxíð í bergi án utanaðkomandi ferskvatns
Ný alþjóðleg rannsókn sem birt var í gær í vísindatímaritinu Nature markar tímamót í þróun kolefnisbindingar og undirstrikar með skýrum hætti hvernig grunnrannsóknir geta þróast yfir í lausnir sem hafa raunveruleg áhrif á atvinnulíf, umhverfi og samfélag. Meðal höfunda greinarinnar í Nature eru Eric Oelkers, sem leiðir greinina og hefur um árabil verið gestaprófessor við Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands, og Sigurður Reynir Gíslason, prófessor við Jarðvísindastofnun. Þeir hafa báðir verið í fararbroddi rannsókna á efnahvörfum í bergi og bindingu koltvíoxíðs í steini.
Greinin, sem ber heitið „CO₂ subsurface mineral storage by its co-injection with recirculating water“, sýnir fram á að hægt sé að binda koltvíoxíð varanlega í jarðlögum án þess að nota ferskvatn, umfram það sem er í jarðlögum niðurdælingasvæðisins.
Þar er byggt á þeirri aðferðafræði sem þróuð hefur verið á Íslandi, ekki síst innan Carbfix-verkefnisins, þar sem koltvíoxíðgas er leyst upp í vatni og umbreytt í stöðugar steindir í basalti. Sú aðferð hefur vakið heimsathygli fyrir hraða og öryggi, þar sem kolefnið verður hluti af berginu sjálfu.
Annar Íslendingur er í rannsóknahópum, Grímur Björnsson, jarðeðlisfræðingur og forðafræðingur, en hann var einn af hugmyndasmiðum CarbFix-verkefnisins í árdaga þess. Tveir rannsóknarhópar eru frá Sádi-Arabíu, þar sem niðurdælingarverkefnið sem fjallað er um í tímaritinu var gerð. Annar kemur frá KAUST-háskólanum og hinn frá fyrirtækinu ARAMCO.
Frá vettvangsvinnu í Sádi-Arabíu. MYND/Sigurður Reynir Gíslason
Vatnið sem áður vantaði er nú hluti lausnarinnar
„Í nýju rannsókninni er þessi íslenska þekking færð yfir í allt aðrar aðstæður og þróuð áfram. Þar er tekist á við eina stærstu áskorun kolefnisbindingar — mikla vatnsþörf. Í stað þess að treysta á utanaðkomandi vatn er unnið með vatn sem þegar er til staðar í jarðlögum,“ segir Sigurður Reynir Gíslason, prófessor við HÍ.
„Því er dælt upp úr einni borholu og síðan rennt niður í aðra með koltvíoxíðgasinu, þar sem gasið leysist upp í vatninu og sýrir það. Þegar sýrða vatnið kemst í snertingu við bergið leysir það efni eins og kalsíum úr læðingi sem bindur gasið í kalkstein. Við það verður styrkur gassins minni í vatninu sem er þá dregið aftur í upphafsholuna og það síðan nýtt aftur og aftur í lokuðu hringrásarkerfi milli borhola.“
Að sögn Sigurðar breytir þessi nálgun forsendum tækninnar. „Þar sem vatn hefur hingað til verið takmarkandi þáttur, sérstaklega á svæðum þar sem þurrkar eru ríkjandi, opnast nú möguleikar á að beita bindingu kolefnis við aðstæður þar sem hún var áður talin óraunhæf eða með öllu ómöguleg.“
Niðurstöðurnar sýna jafnframt að sögn Sigurðar, að ferlið er hratt og skilvirkt; stór hluti koltvíoxíðsins binst í berginu á innan við ári og verði þar með varanlega fjarlægt úr hringrás andrúmsloftsins. Ekki þarf að fjölyrða um hversu brýnt þetta er fyrir umhverfið og loftslagið.
Rannsóknin var framkvæmd í vesturhluta Sádi-Arabíu þar sem jarðlög eru að stórum hluta úr gegndræpu basalti og iðnaður losar mikið magn koltvíoxíðs. Þrátt fyrir að aðstæður séu ólíkar þeim sem þekkjast á Íslandi er tengingin skýr. MYND/Sigurður Reynir Gíslason
Íslenskar rannsóknir leggja grunn að nýrri loftslagslausn í Sádí-Arabíu
Rannsóknin var framkvæmd í vesturhluta Sádi-Arabíu þar sem jarðlög eru að stórum hluta úr gegndræpu basalti og iðnaður losar mikið magn koltvíoxíðs. Þrátt fyrir að aðstæður séu ólíkar þeim sem þekkjast á Íslandi er tengingin skýr. Verkefnið byggist beint á þeirri vísindalegu þekkingu sem þróuð hefur verið hér á landi á undanförnum árum og hefur verið hrint í framkvæmd í gegnum Carbfix-verkefnið frá árinu 2006 til 2020 og Carbfix fyrirtækið frá árinu 2020, sem er eitt þekktasta dæmi um hvernig íslenskar grunnrannsóknir hafa skilað sér í nýsköpun og atvinnustarfsemi með alþjóðleg áhrif.
Frá háskóla til atvinnulífs: þekking í verki
Framlag Sigurðar Reynis Gíslasonar og teymis sem hann hefur leitt hefur reynst þar veigamikill þáttur í framvindunni. Rannsóknir á samspili vatns, koltvíoxíðs og basaltbergs, sem lengi voru fyrst og fremst grunnrannsóknir í jarðefnafræði, hafa smám saman orðið að mikilvægri tæknilausn í loftslagsmálum. Þessi þróun sýnir með skýrum hætti að fjárfesting í grunnrannsóknum er ekki aðeins á fræðilegum forsendum heldur getur leitt til lausna sem nýtast samfélögum víða um heim.
Í því ljósi er nýja Nature-greinin ekki aðeins mikilvæg vísindaleg niðurstaða heldur einnig áminning um hlutverk háskóla og rannsókna í samfélaginu. Hún sýnir hvernig þekking sem verður til í fræðilegu umhverfi getur þróast í hagnýtar lausnir sem styðja við sjálfbæra þróun, draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og skapa ný tækifæri í atvinnulífi.
Háskóli Íslands hefur gegnt stóru hlutverki í þessari þróun, t.d. með fjölda doktorsnema sem hafa komið að Carbfix-verkefninu. „Með áframhaldandi samstarfi milli vísindamanna, iðnaðar og samfélags er ljóst að Carbfix-aðferðin á eftir að þróast enn frekar og nýtast á sífellt fleiri stöðum í heiminum,“ segir Sigurður Reynir.
Sigurður Reynir við Hellisheiðarvirkjun þar sem Carbfix-verkefnið hefur m.a. verið innleitt. MYND/Kristinn Ingvarsson
Carbfix - rannsóknir verða að fyrirtæki með alþjóðleg áhrif
Carbfix er íslenskt fyrirtæki, sem Háskóli Íslands á hlut í og hefur þróað eins og áður kom fram aðferð til að binda koltvíoxíð varanlega í bergi með því að leysa það upp í vatni og umbreyta því í stöðugar steindir í basalti.
Tæknin byggir á áratuga grunnrannsóknum, meðal annars við Háskóla Íslands, á samspili vatns, CO₂ og jarðefna. Með þessari nálgun verður kolefnið hluti af berginu sjálfu og líkur á leka eru hverfandi. Carbfix hefur þegar verið innleitt á Íslandi, meðal annars við Hellisheiðarvirkjun, og vakið alþjóðlega athygli. Verkefnið er eitt skýrasta dæmið um hvernig grunnrannsóknir í háskóla geta þróast í raunverulega starfsemi með afar jákvæð áhrif á loftslag og samfélag.
Aðrir höfundar greinarinnar í Nature auk Eric, Sigurðar og Gríms eru: Serguey Arkadakskiy, Zeyad Ahmed, Noushad Kunnummal, Jakub Fedorik, Massimo Marchesi, Mouadh Addassi, Abdirizak Omar, Niccolo Menegoni, Davide Berno, Thomas Finkbeiner, Abdulkader Afifi og Hussein Hoteit.
