Här blir koldioxid till sten

Scenen är som hämtad ur en rymdfilm. Små igloor av grå plåt står utplacerade på slätten mot en kuliss av mossbeklädda lavasluttningar. Tjocka rör förbinder dem med det rykande geotermiska kraftverket Hellisheiði, som förser Reykjaviksborna med el och varmvatten.

Här pågår också sedan 15 år ett mycket uppmärk­sammat projekt för att lagra koldioxid i den vul­kaniska berggrunden. Hittills har 90 000 ton koldioxid från kraftverket lösts upp i vatten och pumpats ner 800 meter under jorden för ”att bli till sten”, som företaget bakom tekniken, Carbfix, uttrycker det i sin slogan.

Informationschefen Ólafur Guðnason visar borrprover ”före” och ”efter” mineraliseringen. Det första provet av svart lavasten är poröst som en tvättsvamp. Det andra är tyngre och mer kompakt. Här har hålrummen i stenen, som kallas basalt, fyllts ut av vitt mineral. 

Ólafur Guðnason låser upp dörren till en igloo för att visa hur själva injiceringen, alltså när koldioxiden trycks ner i berget, går till.

– För alla som inte är forskare är det ganska ointressant. Det är bara ett antal rör, säger han lite skämtsamt.

De iglooliknande byggnaderna är typiska för geotermiska kraftverk på Island och hyser rör­system för att pumpa tillbaka returvatten efter att det använts i energiproduktionen. Men till just denna igloo går ett extra rör för slutförvaring av koldioxid. Genom ett litet fönster går det att kika in i röret för att se det som flyter förbi. Det ser ut som rent, vanligt vatten.

Det som inte syns är att vattnet innehåller upplöst koldioxid. Och precis som i vanlig läsk innebär det att det bildas kolsyra som gör vattnet surt. Vattnet med koldioxiden pumpas ner till 800 meters djup. Där sker ”magin” för att använda teknik­chefen Sandra Snæbjörnsdóttirs ord.

– Hemligheten är att åstadkomma förhållanden med ett tillräckligt tryck så att koldioxiden stannar i marken, förklarar hon.

När den sura lösningen möter den basiska berggrunden frigörs metalljoner, mest kalcium men även magnesium och järn. Metalljonerna reagerar i sin tur med karbonatjoner i vattnet och bildar fasta ämnen, främst kalcit, det vita mineral som fyller ut de små hålrummen i borrprovet.

I en uppmärksammad artikel i tidskriften Science 2016 kunde Sandra Snæbjörnsdóttirs och de andra forskarna i Carbfix-projektet visa att processen går på under två år, en blinkning jämfört med de tusentals år som naturen normalt sett tar på sig för den här typen av mineralisering.

Efter det har projektet gått från forskning till pilot­tester och nu planeras för en större upp­skalning. Vid kusten några mil bort ska en hamnterminal byggas dit koldioxid från hela Europa ska fraktas med båt, mellanlagras och pumpas ner i det vulkaniska berget. Projektet bekostas delvis med bidrag från EU:s innovationsfond. När terminalen är fullt utbyggd 2030 ska den kunna ta emot och lagra tre miljoner ton koldioxid om året.

Tre miljoner ton kan låta mycket, men jämfört med de omkring 40 miljarder ton koldioxid som årligen släpps ut i atmosfären är det bara en droppe i havet. En kritik mot koldioxidlagring har länge varit att det är ett dyrt och omständligt sätt att skjuta upp det som måste göras, nämligen att minska utsläppen.

Men på senare år har det skett en omsvängning och intresset för infångning och lagring av koldi­oxid, förkortat CCS efter engelskans carbon capture and storage, har ökat rejält.

– Från att ha setts som en fantasilösning och en ursäkt för att fossilindustrin inte ska behöva göra någonting, så ses koldioxidlagring i dag som en nödvändighet för att nå klimatmålen, säger Anders Hansson, forskningsledare vid Linköping university negative emission technologies (LUNETs).

Omsvängningen kom med Parisavtalet 2015. För att klara 1,5-gradersmålet krävs att världen suger upp och lagrar hundratals miljarder ton koldioxid under resten av det här århundradet, enligt klimatpanelen IPCC:s modellberäkningar. Det utöver andra åtgärder som ökad skogsplantering och återställande av våtmarker.

I främst Europa och Nordamerika görs nu nya satsningar på CCS. Enligt den senaste årsrapporten från organisationen Global CCS Institute startades 61 nya projekt under 2022. Totalt finns i dag närmare 200 projekt i olika skeden runt om i världen, varav 30 är i gång, som fångar in drygt 40 miljoner ton koldioxid årligen.

Men trots ett stort intresse så är tek­niken fortfarande bara i sin linda. Även om alla planerade projekt förverkligas så skulle de inte ens kunna ta hand om 1 procent av de årliga utsläppen.

– På kort sikt kan koldioxidinfångning och lagring bara ge ett marginellt bidrag till utsläppsminskningarna, säger Anders Hansson.

Han påpekar också att tekniken hittills mest använts för att öka utvinningen från oljekällor. Endast en liten andel utgörs av slutlagring av koldioxid.

Men även här syns en förändring. Fokus riktas alltmer mot bio-ccs där den infångade koldioxiden kommer från förbränning av biomassa. Ett svenskt exempel är Stockholms Exergi som ska bygga en anläggning för att fånga in 800 000 ton koldioxid om året från sitt bioeldade kraftvärmeverk i Hjorthagen i Stockholm.

Flera projekt har också startats för att suga koldioxid direkt ur luften. Hösten 2021 invigdes världens hittills största anläggning som ligger granne med Carbfix vid kraftverket Hellisheiði. Än så länge fångas 4 000 ton per år från luften och förs ner i berggrunden, men företaget bakom tekniken, schweiziska Climeworks, planerar att skala upp.

Och det finns gott om plats för att lagra koldioxid i den isländska berggrunden, som till 90 procent består av basalt. Carbifix ser även stora möjligheter att sprida tekniken utanför Island efter­som bergarten är en av de vanligaste på jorden.

Vid Luleå tekniska universitet pågår ett projekt som undersöker om samma metod kan användas i svensk berggrund. Tillsammans med papperstillverkaren Billerud, och med 10 miljoner i stöd från Energimyndigheten, utvecklar forskare ett nytt energieffektivt sätt att fånga in koldioxid från pappersindustrin och undersöker om koldioxiden kan lagras i den svenska berggrunden.

En av utmaningarna är att de vulkaniska bergarterna i Sverige är betydligt äldre och har andra egenskaper.

– På Island är de omkring 2 miljoner år. De svenska är 2 miljarder år och har hunnit omvandlas mer än de isländska. De är heller inte lika porösa, säger Glenn Bark, universitetslektor i malmgeologi och projektledare.

Vad det betyder för förmågan att binda koldioxid är ännu för tidigt att säga. Hittills har Glenn Bark och doktoranden Emelie Crafoord tagit ytprover på tio platser i Sverige, bland annat utanför pappersbruket i Karlsborg i Kalix. Nästa steg blir att analysera innehållet i proverna och senare låta dem reagera med koldioxid som fångats in ur rökgaser från pappersbruket.

– Detta har aldrig undersökts tidigare så först då får vi svar, säger Glenn Bark.

Även om den svenska berggrunden inte skulle ha samma lagringsförmåga som den isländska är det viktigt att undersöka förutsättningarna, anser han.

– Vi genererar en massa koldioxidutsläpp och rent moraliskt tycker jag att man ska ta hand om sitt eget skräp.

Sandra Snæbjörnsdóttir vid Hellisheiði har samma uppfattning.

– Utsläppen respekterar inga gränser och Island har en stor import av varor som gör att vi har ett stort klimatavtryck.

Hon säger att det kan låta främmande att importera andra länders utsläpp men påpekar att kol i form av fossila bränslen redan transporteras kors och tvärs i stor skala.

– Det vi gör här är att vända tillbaka flödet.

Att mineralisera koldioxiden har också fördelar jämfört med att pumpa ner den i porösa sediment under havsbotten, vilket planeras bland annat utanför Norges kust. När koldioxiden väl bundits stannar den i marken vilket minskar behovet av övervakning. Enligt Carbfix blir det även billigare, även om det återstår att se.

Nackdelen är framför allt det stora behovet av vatten. För varje ton koldioxid går det åt 25 ton vatten. En del kan återanvändas men en annan lösning är att använda havsvatten.

– Vi har testat att använda havsvatten i labbet sedan 2017 och resultaten är lovande, men havs­vatten har en mer komplex kemi och det kan uppstå oönskade ämnen, säger Sandra Snæbjörnsdóttir.

Det gäller också att ha koll på den seismiska aktiviteten. För tio år sedan uppstod jordskalv vid Hellisheiði efter att returvatten från kraftverket pumpats ner för snabbt.

– Av det lärde vi oss att vi måste starta och stanna flödet gradvis.

En annan fråga är vad som händer när koldioxidlagret blir fullt. Enligt Sandra Snæbjörnsdóttir har ett av hålen använts sedan 2014 utan tecken på att det blir svårare att injicera.

– Vi har gjort beräkningar som visar att vi bara utnyttjat en liten del av reservoaren så det kommer att ta tid innan berget mättas. Och om det blir fullt får vi borra ett nytt hål och spruta ner i en annan del.