Íslenska fyrirtækið Carbfix er leiðandi í ferlinu að farga CO₂ með steinrenningu neðanjarðar. CO₂ sem annars hefði farið í útblástur eða CO₂ fangað beint úr andrúmsloftinu er breytt í stein til að sporna gegn loftslagsbreytingum. Carbfix vinnur einnig náið með svissneska fyrirtækinu Climeworks í Carbfix2 verkefninu.

Hér eru meiri upplýsingar um sögu Carbfix.

Að draga úr CO₂ magni í andrúmsloftinu er talin vera ein af helstu áskorunum þessarar aldar. Carbfix tæknin spornar gegn loftslagsbreytingum með því að dæla CO₂ niður á ákveðnum jarðfræðilegum svæðum. Niðurdæling CO₂ með Carbfix tækninni krefst réttar tegundar af gerð bergs en aðrar hefðbundnar kolefnis föngunar og förgunar aðferðir (e. Carbon Capture and Storage, CCS). Carbfix opnar því á möguleikann að beita CCS á svæðum sem áður þóttu ekki möguleg. Þar að auki er CO₂ fargað á mun öruggari hátt með Carbfix aðferðinni því þar það er fyrst leyst upp í vatni áður en það er dælt niður, sem tryggir hraða og varanlega steinrenningu á CO₂.

Jarðhitasýning Orku Náttúrunnar er staðsett á Hellisheiði og er opin fyrir gesti. Þar er þar sem Carbfix aðferðin hefur verið beitt - leiðsögn er í boði.

Það eru vísindagreinar sem Carbfix teymið hefur birt á undanförum árum og fyrir yngri kynslóðina er grein í Frontiers for Young Minds, Fyrir almennar upplýsingar um hvernig Carbfix aðferðin virkar, sjáðu hér.

Að auki hefur Carbfix verið í fjölmiðlum, fréttum og þáttaröðum, fyrir lista smelltu hér.

Carbfix er ekki alhliða lausnin á lofstlagsvandanum heldur ein af þeim aðferðum sem hægt er að beita til að takast á við hnattræna hlýnun. Hægt er að beita Carbfix aðferðinni samhliða öðrum þekktum og framtíðar aðferðum.

Alþjóða orkustofnunin (e. International Energy Agency-IEA) hefur áætlað að föngun og förgun á CO₂ (e. Carbon Capture and Storage, CCS) á stórum skala er nauðsynleg ef heimurinn á að takmarka hnattræna hlýnun við 2 °C. Carbfix aðferðin eykur notagildi föngunar og förgunar með því að bjóða upp á örugga lausn til varnalegrar förgunar á CO₂ á svæðum með basalt, vatn og CO₂ losun. Þannig stuðlar Carbfix að samdrætti í losun gróðurhúsalofttegunda.

Carbfix ferlið krefst mikils magns af vatni til að CO₂ uppleysist og efnahvörf myndast neðanjarðar. Vatnið fæst hins vegar frá sama svæði og þar sem niðurdæling er, því er hringrás og vatnið er endurnýtt að vissu leyti. Einnig verður hægt að nýta aðferðina á svæðum þar sem skortur er á ferskvatni. Carbfix hefur þróað vísindalegan grunn fyrir nýtingu sjávarvatns til að leysa CO₂ í stað ferskvatns, sem fjölgar verulega þá staði þar sem mögulegt er að nýta Carbfix tæknina. Vettvangstilraunir á steindabindingu CO₂ með sjávarvatni eiga að hefjast árið 2022.

Aðalorkuþörfin í tengslum við Carbfix tæknina er orkan sem þarf til að uppleysa CO₂ í vatn í 25 bar þrýsting við 25 °C. Orkuþörfin til að koma einu tonni af CO₂ uppleystu vatni í þennan þrýsting sem fall af hlutþrýstingi CO₂ við 25 °C er um það bil 75 kWh.

Sjálfstætt mat á áhættu vegna skjálftavirkni er framkvæmt við undirbúning niðurdælingar. Staðbundið jarðskjálftanet er starfrækt til að vakta nákvæmlega jarðskjálfta á svæðinu. Niðurdælingarsvæði eru vöktuð fyrir og á meðan undirbúningi vegna borunar á borholum stendur yfir. Þar að auki eru geymslusvæðin venjulega byggð í skrefum svo hægt sé að bregðast við ef svo ólíklega vill til að vart verði við skjálfta.

Carbfix aðferðinni er beitt á Hellisheiðarvirkjun og brátt einnig á Nesjavöllum. Vöktunarkerfi fyrir bæði jarðhitakerfi hafa verið þróuð ásamt mati á umhverfisáhrifum. Jafnframt hafa umhverfisáhrif frá hita of orku vinnslu frá Hellisheiðarvirkjun og kolefnisfótspór verið mæld frá vistferilssjónarmiði, sjá nánar hér.

Vistferilsgreiningar (e. Life cycle assessment, LCA) eru framkvæmdar til að meta umhverfisáhrif af vörum, þjónustum og ferlum yfir heildarlíftíma þeirra, frá vöggu til grafar. Vistferilsgreining á Hellisheiðarvirkjun var framkvæmd af Karlsdóttur og fleiri (2020). Þau sýndi að Carbfix aðferðin, niðurdæling á CO₂, minnkaði hnatthlýnunarmátt (GWP100) um 27,8% fyrir rafmagnsframleiðslu yfir 30 ára rekstrartíma. Jafnframt minnkaði Sulfix aðferðin, niðurdæling á H₂S, súrnunarmátt (AP) um 62.5%.

Aðaláhersla Carbfix er að fjarlægja CO₂ úr andrúmsloftinu og að vera hluti af lausninni á loftslagsvandanum. Carbfix aðferðin reiðir sig á niðurdælingu CO₂ í basalt til þess að það myndi karbónat steindir djúpt ofan í jörpinni, í basalti (>500 m). Því er hvorki gagnlegt fyrir kostnað né kolefnisfótspor að nota basaltið sem byggingarefni eða sem steinsteypu. Við förgum því niðurdælda CO₂ varanlega. Hægt er að finna steinrunnið CO₂ í náttðúrunni sem karbónat steindir við ýmis skilyrði.

Kolefnis föngun og förgun (e. carbon capture and storage, CCS) fyrir steinsteypuframleiðslu hefur enn ekki verið sannreynd á iðnaðarskala en vinna að ýmsum verkefnum þess efnis stendur yfir víðsvegar um heiminn.

Carbfix vatnið, CO₂ uppleyst í vatni, er eðlisþéttara en ferskvatn og sekkur því miðað við grunnvatnsyfirborðið án þess að verka nokkuð á það. Á upphafsstigi niðurdælingar þá leysir kolsýrða vatnið hluta steinanna upp og losar þannig málma sem mynda stöðugar karbónat steindir.

Niðurdæling hefur auk þess leitt til auknun á massa lífríkis neðanjarðar. Hins vegar hafa kolefnis samsætumælingar sýnt að aukning á lífríki er óveruleg miðað við kolefnisbindingu neðanjarðar. Þetta eru hverfandi áhrif frá CO₂ niðurdælingu við yfirborð.

CO₂ við hlutfallslega háan styrk í andrúmsloftinu getur verið skaðlegt vistkerfum og er eitt af orsökum loftslagsbreytinga af manna völdum. CO₂ sem er uppleyst í vatni og dælt niður í basalt mengar ekki. CO₂ gasið festist í þessari lausn og hvarfast og myndar skaðlausar karbónat steindir á miklu dýpi. Karbónat steindirnar sem myndast með Carbfix aðferðinni eru því öruggar og ómengandi.

Kíkið á forsíðu heimasíðu okkar fyrir hversu mikið af tonnum af CO₂ hefur verið dælt af Carnfix í hvarfgjarnt basalt til varanlegrar geymslu. Sem stendur er geymslugeta niðurdælingakerfis um 12.000 tonn af CO₂ árlega.

Rannsóknir hafa sýnt að efnahvörfin milli basalts og CO₂ uppleyst í vatni eru mjög hröð og breytist um 95% af CO₂ í steindir á innan við tveimur árum.

Uppleysing CO₂ í vatni tryggir að efnahvörf milli steinsins sem í er dælt og niðurdælda vökvans eiga sér stað um leið sem leiðir til hraðari steinrenningar. Mikil hvarfgirni og rétt efnasamsetning basalts leika stór hlutverk í skilvirkni varanlegrar steindabindingu í basalti.

Steinrenning gasanna sem er dælt niður er könnuð með því að nota ferilefni og að fylgjast með jarðefnafræðilegum merkjum. Þau eru mæld með sýnatöku á vökvum frá borholum nálægt niðurdælingarstað. Með því að mæla ferilefnastyrk og reikna út massajafnvægi í eftirlitsholum er hægt að meta steindabindingu CO₂. Einnig er hægt að mæla steindabindingu með mismunandi ísótópum.

Basalt er mjög hvarfgjarnt og inniheldur þá málma sem eru nauðsynlegir til bindingar á CO₂ varanlega í steini með myndun karbónat steinda. Það gjarnan hefur mikið holrými og sprungur og hefur því nóg geymslurými fyrir steinrunnið CO₂. Basalt er jafnframt algengasta steintegundin á yfirborði jarðar, það þekur um 5% af yfirborði heimsálfanna og meirihluta sjávarbotnsins.

Áætlað er að virka rekbeltið á Íslandi geti geymt yfir 400 Gt af CO₂ (400 milljarða tonn af CO₂). Fræðileg geymslugeta úthafshryggjanna er talsvert stærri en þau 18.500 Gt af CO₂ sem losna við bruna alls jarðefnaeldsneytis jarðar. Hins vegar er óljóst hversu mikið af þessu fræðilega geymsluplássi er hægt að nota í steindabindingu CO₂.

Holrými, efnasamsetning og algengi basalts gerir það fullkomið fyrir þróun Carbfix aðferðarinnar. Aðrar hvarfgjarnar steintegundir gætu einnig virkað, svo sem andesít, peridótít, þursaberg og setberg sem innihalda kalsíum, magnesíum og járnríkar sílikat steindir. Verið er að rannsaka möguleika annarra steintegunda í Carbfix2 og GECO verkefnunum.

Já, basaltið getur mettast með tímanum. Hins vegar er fýsileiki förgunar hærri en bruni alls jarðefnaeldsneytis jarðar. Það geta myndast örsprungur vegna steindabindingar og opnun nýrra leiða fyrir niðurdælda vökvann leiða hann að öðrum lausum holrýmum og sprungum.

Hin 5% eru óvissa mælinganna, við vitum fyrir víst að yfir 95% þess sem er dælt niður breytist í stein á innan við tveimur árum. Eftirstandandi hlutinn gæti verið lengur að breytast í stein en á endanum mun allt það CO₂ sem dælt var niður breytast í stein. Við höfum sannað að það gerist á skömmum tíma, innan nokkurra ára.

Við undirbúningsstig Carbfix kom í ljós að hægt væri að beita sama ferli til að fanga og farga brennisteinsvetni (H₂S), aðra mengandi gastegund sem er hættuleg heilsu manna. Þar sem H₂S er vatnsleysanlegt gas líkt og CO₂, þá er hægt að fanga þau saman í vatnshreinsiferli Carbfix, þetta er verulegur virðisauki fyrir stóriðju (einnig er hægt að beita sömu aðferð fyrir aðrar gastegundir sem losna í iðnaðarferlum, til dæmis NOx og SOx). Jarðvarmavirkjunin á Hellisheiði losar um 9500 tonn af H₂S á ári og lýtur hún að umhverfisreglugerðum. Orkuveita Reykjavíkur stóð að upphaflega Sulfix rannsóknarverkefninu á Hellisheiði árin 2009-2012 en markmið þess var að ákvarða niðurlög uppleysta H₂S sem er dælt niður í basaltlögin. Núverandi kerfi fangar um það bil 85% af brennisteinsvetninu og dælir því niður í jörðu þar sem það umbreytist að mestu í pýrít (glópagull, FeS). Sulfix ferlið er talsvert hagstæðara og umhverfisvænna en þau förgunarferli fyrir brennistein sem eru til fyrir í iðnaði. Á Íslandi ríkir sá misskilningur að Sulfix hafi komið á undan Carbfix og að það sé jafnvel forveri Carbfix. Staðreyndin er sú að Carbfix var stofnað árið 2006 af hópi vísindamanna sem lögðu áherslu á minnkun á CO₂ magni til að sporna gegn loftslagsbreytingum.

Til að meta aðrar hentugar steintegundir fyrir Carbfix aðferðina þá verður að taka tillit til eftirfarandi þátta: efnasamsetningu, hvarfgirni, holrými og lekt steinsins, auk þrýstings og hitastigsskilyrði á meðan niðurdælingu CO₂ stendur. Heppilegustu steintegundirnar fyrir steindabindingu CO₂ eru mafískt og ultramafískt berg vegna mikillar hvarfgirni og holrýmis, líkt og ungt basalt berg. Sýnt hefur verið fram á hæfni basalts, peridótít og annarra steintegunda svo sem andesít, dasít og ríólít fyrir steindabindingu CO₂. Því má ætla að beita megi Carbfix aðferðinni á fleiri steintegundum en bara íslensku basalti.

Carbfix ohf. er í eigu Orkuveitu Reykjavíkur ohf. og er ekki skráð opinbert fyrirtæki. Því er ekki hægt að fá hlutabréf í Carbfix í ohf.

Við sérhæfum okkur í föngun CO₂ útblásturs frá afmörkuðum uppsprettum, svo sem frá orkuverum og iðnaðarframleiðslu, og dælum því niður í hentugan stein fyrir varanlega geymslu. Eins og er býður Carbfix ekki upp á kolefnisjöfnun fyrir einstaklinga eða fyrirtæki. En það gæti gerst í náinni framtíð!