Kooldioxide omzetten in gesteente: nu nog sneller!

CO₂ opslaan in de bodem is het veiligst als het in een vaste toestand verkeert. Een groep aardwetenschappers slaagde er in om 230 ton CO₂ binnen twee jaar bijna volledig tot een carbonaatgesteente te laten reageren. Dat is ongekend snel.

17 juni 2016

de geothermische elektriciteitscentrale Hellisheidi in IJsland — Geothermische centrale Hellisheidi, IJsland
Hansueli Krapf, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Opnieuw brak de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer een record. In mei 2016 werd het maandgemiddelde van dit broeikasgas in het Mauna Loa Observatorium op Hawaii vastgesteld op 407,7 ppm – parts per million, dus 0,0407 procent van alle deeltjes in de lucht.

Steeds meer mensen raken er van overtuigd dat de verminderde uitstoot, waar in 2015 op de klimaattop in Parijs opnieuw afspraken over zijn gemaakt, bij lange na niet snel genoeg gaat. Dan moet dus iets extra’s gebeuren. CO₂ afvangen en opslaan onder de grond, is één van de oplossingen die daarbij telkens weer ter sprake komt. In oude, leeggepompte gasvelden bijvoorbeeld, waarvan immers al vaststaat dat ze in staat zijn om het gas keurig onder de grond te houden.

Verstikking

Toch klinken hier ook bezwaren tegen. Want wat als de boel toch gaat lekken, bijvoorbeeld bij het inbrengen van het CO₂-gas, of als door een aardbeving scheuren in de aardlagen ontstaan? CO₂ in gasvorm is (bij hoge doseringen) schadelijk, en zwaar. Als het vrijkomt blijft het laag hangen en verdringt het zuurstof. In het ergste geval kunnen mensen en dieren hierdoor door verstikking om het leven komen.

Eén van de oplossingen is het broeikasgas omzetten in een vast materiaal. Dit kan door het te laten reageren met mineralen als calcium, magnesium of ijzerrijke silicaten die je bijvoorbeeld aantreft in basalten. Er ontstaat dan een carbonaatgesteente. Zo doet de natuur het zelf ook al miljarden jaren, zij het tergend langzaam.

Olivijn

CO₂ binden aan gesteente is zeker geen nieuw idee. Het bekendste scenario dat in omloop is, en waarmee ook al veel geëxperimenteerd is, is de koolstofdioxide laten reageren met het mantelgesteente peridotiet dat olivijn bevat (zie voorbeelden onderaan dit artikel). Het trage natuurlijke proces kan je in dit geval versnellen door het gesteente fijn te malen en het reactieve oppervlak dus sterk te vergroten.

IJsland

Een groep Europese en Amerikaanse geologen is er nu voor het eerst in geslaagd om het tempo van dit proces flink op te schroeven. Bij wijze van test brachten zij CO₂ in de bodem in een boorput bij de geothermische elektriciteitscentrale Hellisheidi in IJsland, ongeveer 25 kilometer ten oosten van Reykjavik. De bodem van IJsland bestaat voornamelijk uit basalt.

De onderzoekers losten het kooldioxidegas op in water en injecteerden dit in een laag basaltisch lavagesteente op een diepte tussen 400 en 800 meter. Om het lot van het CO₂ in de gaten te kunnen houden, ‘labelden’ ze de geïnjecteerde vloeistof met een afwijkend ¹⁴C-atoom, en keken vervolgens wanneer de gemarkeerde vloeistof zich in een paar omringende putten zou laten zien. Daarnaast maten ze hoe snel de koolstofconcentratie in de vloeistof afnam. Het verdwijnen van koolstof uit de vloeistof zou betekenen dat het op honderden meters diep in de aarde als vaste stof was neergeslagen.

Het resultaat was veelbelovend: 95 procent van het CO₂ was na twee jaar verdwenen, dus omgezet in gesteente, schreven de onderzoekers deze week in Science. Door het gas op deze manier te injecteren, kan het broeikasgas dus behoorlijk snel uit de lucht verwijderd worden.

Mengsel

Misschien nog wel belangrijker was dat het mechanisme ook werkte als de CO₂ niet in pure vorm de bodem in werd gepompt, maar als mengsel met een ander gas – in dit geval H₂S. De reacties die onder de grond plaatsvinden binden de CO₂ dus niet alleen aan het gesteente, maar isoleren het tevens uit de andere gassen. Dat kan veel geld gaan schelen, zeggen de onderzoekers. Want juist het isoleren van CO₂ uit de gassen die in de industrie worden uitgestoten is een lastige en dus dure klus.

Hoewel het om slechts een kleine proef ging, lijkt dit een techniek die het ook wel eens op grotere schaal zou kunnen werken. Aan de hoeveelheid basalt die nodig is zal het niet liggen: ongeveer tien procent van het landoppervlak op aarde, en bijna de gehele oceaanbodem bestaat uit basalt.

Bron

Matter e.a., Rapid carbon mineralization for permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions, Science, 10 juni (2016), 352, 6291, 1312-1314

Reageer