Vulkaan Grindavik is uitgebarsten – Hoe kunnen zulke krachtige geografische formaties worden benut?

Op 18 december ondervond het Reykjanes-schiereiland van IJsland opnieuw een vulkanische uitbarsting, de vierde in drie jaar. Deze vulkaan barstte uit in het meest dichtbevolkte gebied van het land, met lavafonten die de lucht in schoten en de gloed die mijlenver zichtbaar was in het centrum van de hoofdstad Reykjavik. Het lag ook niet ver van het Svartsengi-energiecentrale en het stadje Grindavik, dat vorige maand was geëvacueerd vanwege verhoogde seismische activiteit.

De laatste uitbarsting van het land in zijn vulkanische saga werd gekenmerkt door verschillende intense aardbevingen en trillingen als voorbodes. Vervolgens barstte de vulkaan slechts twee uur later uit, waarbij lava werd vrijgegeven met een snelheid die tien keer hoger per seconde was dan bij elk van de vorige drie op hun piek. Het incident zorgde ervoor dat de spleet binnen enkele minuten uitstrekte tot 2,5 mijl lang.

De zuidwestelijke strook land is duizenden jaren inactief geweest, maar recentelijk is er een toename in activiteit geregistreerd in het gebied.

“Alleen al in de context van de afgelopen drie jaar op het Reykjanes-schiereiland is het behoorlijk verbluffend.”

– Tom Winder, een vulkaanseismoloog aan de Universiteit van IJsland, merkte op in een interview.

De voorgaande drie uitbarstingen vonden plaats in 2021, 2022 en vervolgens weer deze zomer. Het laatste geval van zo’n snelle opeenvolging van uitbarstingen dateert uit het begin van de 13e eeuw, wat de verhoogde aandacht voor deze recente gebeurtenissen verklaart. Opmerkelijk is dat alle vier deze recente uitbarstingen van het spleettype waren, gekenmerkt door lava die via nieuwe scheuren in de aardkorst op onvoorspelbare locaties naar buiten komt.

Deze laatste uitbarsting trok internationale aandacht, met name vanwege het potentieel van een nieuwe aswolk die het luchtverkeer zou kunnen verstoren, vergelijkbaar met de uitbarsting van Eyjafjallajökull in 2010. Die gebeurtenis was relatief klein en niet dodelijk. Echter, deze keer werd aanzienlijke asproductie als zeer onwaarschijnlijk beschouwd, aangezien magma niet onder een ijslaag werd geïnjecteerd.

Interessant genoeg nam de intensiteit van de uitbarsting al een dag na het begin af. Aanvankelijk leek het van korte duur te zijn, maar experts suggereren dat het mogelijk maandenlang lava kan blijven uitstoten met een constante, zij het bescheiden, snelheid.

Inderdaad, IJsland is bekend met vulkanische activiteit, met ongeveer 130 vulkanen. Dit komt doordat IJsland zich bevindt op de scheiding tussen de Euraziatische en Noord-Amerikaanse tektonische platen, gescheiden door een mid-oceanische rug die magma uitstoot. Terwijl vulkaanuitbarstingen in IJsland ongeveer elke vier tot vijf jaar voorkomen, is hun timing onvoorspelbaar. Sommige wetenschappers geloven ook dat Katla, de beroemdste vulkaan van het land met vijf uitbarstingen sinds 1721, binnenkort kan uitbarsten, aangezien hij niet is beïnvloed door recente seismische activiteiten.

Vulkanen in ons voordeel gebruiken

Zoals we hebben gezien, is IJsland een van de vulkanisch meest actieve regio’s op onze planeet. Maar wat zijn vulkanen precies? Het zijn openingen waar lava, kleine gesteenten en stoom op het aardoppervlak uitbarsten. Ze kunnen zowel op het land als in de oceaan voorkomen wanneer materiaal, dat as, vloeibare rots of gassen kan zijn, aanzienlijk heter is dan de omgeving, wordt uitgestoten.

Volgens NASA stijgt vloeibare rots of magma wanneer tektonische platen uit elkaar bewegen of naar elkaar toe. Een andere manier waarop dit gebeurt is wanneer magma opstijgt bij hotspots. Het type vulkaan hangt ondertussen af van de viscositeit van de magma, de samenstelling, de hoeveelheid gas erin, en de manier waarop het het oppervlak bereikt.

Deze geologische architecten vormen eigenlijk meer dan 80% van het aardoppervlak. Ongeveer 1.500 vulkanen worden als potentieel actief beschouwd, waarvan meer dan 10% zich binnen de grenzen van de VS bevindt.

Vulkanische uitbarstingen brengen veel gevaren met zich mee, waaronder het uitroeien van bevolkingen en het begraven van steden. Echter, niet alle vulkanische activiteit is nadelig. Vulkanen zijn verantwoordelijk voor het creëren van vruchtbare grond voor landbouw en vele minerale hulpbronnen zoals goud, zilver, nikkel, koper en lood. Maar dit is niet alles, laten we enkele prominente en uiterst voordelige toepassingen van vulkanische activiteiten verkennen.

Geothermische energieproductie

De brede beschikbaarheid van vulkanen maakt ze een uitstekende bron van groene energie. Om geothermische energie uit vulkanen te benutten, worden systemen geïnstalleerd die vulkanische warmte onder de grond oppikken en via buizen naar een gebied transporteren om te verwarmen of te koelen.

Een andere manier is om te boren in de aarde nabij gebieden met hoge hitte om water door die zones te laten stromen, waardoor stoom ontstaat die turbines laat draaien en elektriciteit produceert. Deze hernieuwbare energie, verkregen uit de hitte van de aardkorst, biedt voordelen zoals hoge capaciteit, betrouwbaarheid en duurzaamheid.

Veel landen, zoals Nieuw-Zeeland, de Filipijnen, Costa Rica en IJsland, en staten zoals Californië, Hawaï en Utah in de VS, maken gebruik van geothermische energie afgeleid van vulkanische activiteit voor algemene elektriciteitsproductie.

In Kenia is geothermische energie verantwoordelijk voor 51% van de stroomvoorziening van het land. Ondertussen gebruikt El Salvador deze energiebron voor specifieke toepassingen zoals Bitcoin-mining.

Commercieel bieden bedrijven zoals Ormat Technologies (ORA ) schone, betrouwbare oplossingen uit geothermische energie. In 2021 behaalde het een Engineering, Procurement, and Construction (EPC)-contract voor een geothermisch energieproject van 30 MW in Alaska nabij de Makushin-vulkaan. Daarnaast hebben Volcano Energy en Luxor Technology Corporation het eerste Bitcoin-mining pool van El Salvador aangedreven door hernieuwbare geothermische energie gelanceerd.

Landbouw

Vulkanische omgevingen kunnen eigenlijk zeer goede locaties voor landbouw zijn. Deze bodems, gevormd uit vulkanische as of ander explosief eruptiemateriaal, staan bekend als Andisols en zijn extreem vruchtbaar omdat deze afzettingen rijk zijn aan mineralen en voedingsstoffen zoals magnesium en kalium.

Wanneer vulkanen uitbarsten en rotsen en as overal verspreiden, komen deze elementen vrij, wat de bodemstructuur verandert en extreem vruchtbare bodems produceert. Dit leidt tot hoge gewasopbrengsten en winstgevendheid voor boerderijen, naast diverse landbouwactiviteiten. Daarom wordt gebroken vulkanisch gesteente gebruikt om de bodemgezondheid te verbeteren via een methode die enhanced rock weathering wordt genoemd.

Volgens een studie gepubliceerd in het AGU-tijdschrift Earth’s Future, kan het incorporeren van gebroken vulkanisch gesteente in velden een cruciale rol spelen bij het helpen van de planeet om de koolstofverwijderingsdoelstelling van het Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering (IPCC) te bereiken en is het bijzonder veelbelovend in warme, vochtige tropen.

Toerisme en recreatie

Vulkanische gebieden zijn vaak belangrijke toeristische attracties, met populaire activiteiten zoals wandelen, warmwaterbaden, schilderachtige landschappen, bestudering van geologisch erfgoed en observatie van geologische formaties. Dit kan een belangrijke inkomstenbron zijn voor lokale gemeenschappen en helpen de economieën van landen te stimuleren. Een van de beste bestemmingen voor wie dicht bij enkele van de grootste vulkanen ter wereld wil komen, omvat Fagradalsfjall, IJsland, Cumbre Vieja, Spanje, Etna, Italië, Sakurajima, Japan, en Popocatépetl, Mexico.

De unieke landschappen die door vulkanische activiteit worden gecreëerd trekken bezoekers van over de hele wereld aan. Bijvoorbeeld de slapende vulkaan Mt Fuji in Japan of de uitgedoofde vulkaan in Edinburgh. Toeristen moeten echter wel op de hoogte zijn van mogelijke gezondheidsrisico’s in dergelijke omgevingen, waaronder lavastromen, as, aardverschuivingen, modderstromen en vulkanische gassen.

Recentelijk zag de lokale touroperator Icelandia een enorme stijging in boekingen met hun vulkantours.In een interview deelde het bedrijf dat enkele jaren geleden, met de eerste uitbarsting van de Litli-Hrútur-rifzone, ze begonnen met het aanbieden van shuttlediensten en vervolgens overgingen op sightseeing-tours die de lavavelden bezoeken.

“Het is alsof het uit een sprookje komt. De respons is krankzinnig. De beoordelingen zijn geweldig. Wanneer ze de vulkaan zien, huilt sommigen, anderen staan in totale shock.”

– Icelandia Account Manager Svala Magnúsdóttir over de vulkaanervaring.

Wetenschappelijk onderzoek

Vulkanen bieden waardevolle onderzoeksmogelijkheden voor wetenschappers door unieke inzichten te geven in geologische processen, natuurrampvoorspelling en de aardse binnenkant en wetenschap. Onderzoekers bestuderen vulkanisch materiaal, seismische activiteit en de processen van aardvorming, die waardevolle educatieve bronnen bieden voor studenten en onderzoekers.

Het VERITAS-wetenschapsteam van NASA is een voorbeeld dat vulkanisch IJsland bestudeert om als substituut voor een andere planeet, Venus — die kleiner is dan de Aarde maar een verpletterende atmosferische druk, zwavelzuurwolken en een brandende oppervlaktetemperatuur heeft — te gebruiken om meer inzicht te krijgen. Onderzoekers ontwikkelen ook gespecialiseerde apparatuur zoals een laag-energie SO2 (zwaveldioxide) camera om emissies van vulkanen te monitoren.

Organisaties zoals de United States Geological Survey (USGS) monitoren en voeren onderzoek uit naar vulkanen in de VS. Ondertussen richt het Hawaiian Volcano Observatory (HVO), dat deel uitmaakt van de USGS, zich op vulkanische activiteiten in Hawaï, met name op het Grote Eiland.

Andere organisaties omvatten het Italiaanse Nationaal Instituut voor Geofysica en Vulkanologie Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), het Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) in Frankrijk, en de Japan Meteorological Agency (JMA), die onderzoek doet naar vulkanische activiteit in Japan.

Mijnbouw van mineralen

Vulkanische gebieden zijn rijk aan waardevolle mineralen, ertsen en metalen zoals zwavel, goud, zilver en koper. Bijvoorbeeld, actieve vulkanen zoals de Etna in Italië staan bekend om het dagelijks vrijgeven van ongeveer 20 ton koper en 10 kg goud via vulkanische gassen. Hoewel metaalwinning mogelijk niet haalbaar is uit vulkanisch gas, kan het worden gewonnen uit hete magmatische pekel die zich onder slapende vulkanen bevindt. Het delven van deze hulpbronnen stimuleert ook de lokale economie en biedt werkgelegenheid.

In september onthulde een analyse dat er een dramatische hoeveelheid lithiummetaal — zo’n 20 tot 40 miljoen ton — aanwezig is in een vulkanische krater langs de grens van Nevada en Oregon. Aangezien de VS grotendeels afhankelijk zijn van lithiumimporten, die worden gebruikt voor oplaadbare batterijen in elektrische auto’s, is dit van groot belang voor het land.

Tegelijkertijd ontwikkelde een team van geologen van de Universiteit van Leicester een techniek die vloeistofverzadiging gebruikt om te voorspellen of een vulkaangebied potentieel een goede locatie is voor toekomstige koperwinning, een cruciaal metaal voor de groene-energietransitie.

Freeport-McMoRan (FCX ), Barrick Gold Corporation (ABX.TO ), Newmont Corporation (NEM ) en Anglo-American zijn enkele wereldwijde mijnbouwbedrijven die actief zijn in diverse geologische omgevingen, inclusief gebieden met vulkanische activiteit.

Therapeutisch gebruik

Hoewel vulkaanuitbarstingen gevaarlijke effecten kunnen hebben op mensen die in de buurt wonen, bieden ze ook medische voordelen. Sommige warmwaterbronnen en modderbaden nabij vulkanen worden verondersteld therapeutische eigenschappen te hebben en worden gebruikt voor gezondheidsbehandelingen.

De helende eigenschappen van vulkanische thermale bronnen zijn onderdeel geworden van spa- en wellness-toerisme, en trekken mensen aan die ontspanning en gezondheidsvoordelen zoeken.

Enkele bekende locaties die deze diensten aanbieden zijn de Blue Lagoon in IJsland, The Springs Resort and Spa in Costa Rica, Pamukkale in Turkije, Rotorua in Nieuw-Zeeland, Beitou Hot Springs in Taiwan, Calistoga in Californië, VS, en Hakone in Japan.

Naast de therapeutische eigenschappen wordt vulkanische moddertherapie gebruikt als medische behandeling voor reuma, en worden materialen zoals vulkanische as ook gebruikt als natuurlijke huidverzorgingsproducten.

Vormd door vulkaanuitbarstingen, bevat de as veel mineralen en andere chemicaliën zoals silica, zwavel, kalium, natrium, calcium en magnesium, die goed zijn voor je huid op het gebied van exfoliatie, ontgifting, absorptie van overtollige olie, betere circulatie en het kalmeren van geïrriteerde huid. Deze mineralen en andere sporenelementen voeden de huid verder, verbeteren de celvernieuwing en dragen bij aan een levendige en jongere teint.

Bouwmaterialen

Veel vulkanische materialen worden vaak gebruikt in de bouw, met name bij de productie van lichtgewicht betonnen blokken. Dit omvat basalt, een vulkanisch gesteente dat duurzaam is en vaak wordt gebruikt als gebroken steen in de constructie van asfalt en beton.

Tegelijkertijd wordt puimsteen, een licht en poreus vulkanisch gesteente, gebruikt als schurend materiaal. Vulkanische as is een ander materiaal dat wordt gebruikt om pozzolanisch cement te produceren. Dan is er tuff, een type gesteente dat ook als bouwmateriaal wordt gebruikt. Deze materialen zijn natuurlijk en bieden milieuvriendelijke opties voor bouwmaterialen.

Volgens onderzoekers lag de sleutel tot het vermogen van het oude Romeinse beton om millennia te blijven bestaan in vulkanische as uit het gebied van Pozzuoli aan de Baai van Napels.

Volgens onderzoek kunnen vulkanische materialen, wanneer ze worden gebruikt als toevoegingen, de vorst- en ontdooibestendigheid van cementmortels, mortels en beton verbeteren. Als we een praktisch voorbeeld bekijken, maakt een Indonesisch bedrijf genaamd Rebricks gebruik van vulkanische as en mengt het met bergstenen, plastic afval en cement om een baksteen te maken die geen zand bevat zoals gewone bakstenen.

Koolstofafvang en -opslag

Koolstofafvang en -opslag richt zich op het verminderen van kooldioxide-emissies. Dit omvat het opvangen van CO2-emissies bij de bron, transport naar een opslaglocatie, en uiteindelijk ondergronds opslaan om hun vrijgave in de atmosfeer te voorkomen, met als doel klimaatverandering te mitigeren. Eerder dit jaar onderzochten wetenschappers de meest extreme, CO2-rijke omgevingen op aarde om vulkanische microben te vinden met potentieel om koolstofafvangtechnologie te revolutioneren.

Onderzoek gaat door naar het gebruik van basaltrotsformaties, die veel voorkomen in vulkanische gebieden, voor koolstofafvang en -opslag. Recente studies suggereren dat het toepassen van basaltstof op akkers effectief CO2 uit de atmosfeer kan vastleggen op grote schaal.

Interessant is dat een eerdere studie dit jaar heeft aangetoond dat een uitgedoofde vulkaan voor de kust van Portugal ongeveer 1,2-8,6 gigaton CO2 kan opslaan, wat overeenkomt met ongeveer 24-125 jaar van de industriële emissies van het land. Door dit potentieel erkennen, tonen overheden interesse en investeren middelen. Bijvoorbeeld, de Britse regering gaf Schotse aardwetenschappers een subsidie van £1 miljoen om innovatieve methoden te ontwikkelen voor het kwantificeren van CO2-opslag in vulkanisch gesteente.

Ruimteonderzoek

Niet alleen worden vulkanen vanuit de ruimte gemonitord, maar vulkanische landschappen op aarde worden gebruikt om omstandigheden op andere planeten te simuleren en te bestuderen, wat bijdraagt aan ruimteverkenning en onderzoek, dat inherente gevaren en kosten met zich meebrengt.

Professoren van Idaho State University bestuderen vulkanen in de oostelijke Snake River Plain. Deze vulkanen, volgens de onderzoekers, hebben “hetzelfde lavatype en eruptiestijl als vulkanen op de maan en Mars,” en ze verwachten dat hun onderzoekstechnieken door astronauten op toekomstige missies zullen worden gebruikt om dezelfde krachten van verandering op de maan en daarbuiten te bestuderen.

Eerder dit jaar ontdekten wetenschappers ook een planeet genaamd LP 791-18d, die waarschijnlijk bedekt is met vulkanen en naar verwachting inzicht zal bieden in hoe vulkanen planetaire omgevingen in de loop van de tijd vormgeven.

Slotgedachten

Vulkanen zijn scheuren in de aardkorst. Ze staan bekend om hun destructieve kracht, omdat ze de mogelijkheid hebben om mensen uit te roeien en gezondheidsproblemen te veroorzaken zoals infectieziekten, luchtwegaandoeningen, brandwonden, vallen en ongevallen. Echter, zoals we hebben gezien, hebben vulkaanuitbarstingen ook een andere kant.

De vulkanische activiteit biedt voordelen zoals vruchtbare grond, de vorming van nieuwe eilanden, de beschikbaarheid van kostbare edelstenen, mineralen en bouwmaterialen, de creatie van warmwaterbronnen, de productie van geothermische energie, en de periodieke koeling van de planeet. Dit betekent dat vulkanen uitgebreid bestudeerd moeten worden en hun kracht op de juiste manier benut moet worden, aangezien ze extreem voordelig kunnen zijn voor de mensheid.

Klik hier om meer te leren over onze toekomstige energiemix.