Fangst av Karbon – Er Havdybdene en Levedyktig Løsning?

Karbon dioksid (CO2) er en viktig og den mest produserte drivhusgassen som hjelper til med å fange varme i atmosfæren vår. Denne varmefangende gassen skyldes både menneskelige og naturlige aktiviteter. 

Naturlige kilder inkluderer prosesser som vulkanutbrudd og dyr som puster ut karbon dioksid som avfallsprodukt. Samtidig inkluderer menneskelige aktiviteter som fører til CO2-utslipp skogbranner og energiproduksjon som innebærer utvinning og forbrenning av fossile brensler som naturgass, olje og kull. Omtrent 45 % av CO2 som slippes ut av mennesker, forblir faktisk i atmosfæren, og bidrar betydelig til global oppvarming. 

Uten karbon dioksid ville planeten Jorden vært ekstremt kald, og gjort den ubeboelig. Når det er sagt, øker den økte konsentrasjonen av denne gassen i atmosfæren vår nå de gjennomsnittlige globale temperaturene.

I 2019 utslippet USA alene 5 130 millioner metriske tonn energi-relatert CO2 mens de globale utslippene har vært 33 621,5 millioner metriske tonn, i henhold til estimater fra US Energy (BSIN ) Information Administration.

Som følge av dette er interessen for karbonsekvestrering økende, en prosess som fanger og lagrer atmosfærisk karbon dioksid. Denne tilnærmingen har som mål å redusere CO2-nivåene i atmosfæren og dempe global klimaendring.

Tiltak for å støtte dette målet inkluderer overgangen til rene energisystemer og avkarbonisering av høyutslippssektorer som transport og bygging. Blant disse initiativene skiller karbonsekvestrering seg spesielt ut som en samarbeidsmetode med naturen for å takle klimaendringer.

Karbonsekvestrering er en nøkkelmetode for å fjerne karbon fra jordens atmosfære, med hovedfokus på permanent lagring av CO2. Denne prosessen kan foregå på to måter: biologisk og geologisk.

Geologisk karbonsekvestrering innebærer lagring av CO2 i underjordiske formasjoner. Ifølge United States Geological Survey (USGS) sin landsomfattende vurdering fra 2013 av geologisk karbonsekvestrering, er det et estimert gjennomsnittlig lagringspotensial på 3 000 metriske gigaton av karbon dioksid. Ifølge organisasjonens vurdering har kystsletten-regionen, inkludert kystbassenger fra Texas til Georgia, det største lagringspotensialet for CO2.

En av måtene dette gjøres på er gjennom produksjon av grafen, som krever CO2 som råmateriale. Grafen er et lett, fleksibelt materiale med svært høy motstand, noe som gjør det fordelaktig i bygg, energi, elektronikk og helse.

Deretter finnes det ingeniørmolekyler, hvis form endres for å danne nye forbindelser ved å fange CO2 fra luften. Karbonfangst og -lagring (CCS) innebærer derimot å fange CO2 produsert av industriell aktivitet, komprimere og transportere den til dype underjordiske anlegg, og til slutt injisere den i bergformasjoner for permanent lagring.

Injeksjon av karbondioksid i underjordiske reservoarer gir fordelen av økt oljeproduksjon. Metoden har imidlertid også ulemper. Problemer som migrasjon og lekkasje av CO2, forurensning av grunnvann og seismiske risikoer knyttet til injeksjon kan oppstå. I tillegg mangler mange deler av verden egnede geologiske forhold for reservoarinjeksjon.

Biologisk karbonsekvestrering kalles en ‘indirekte’ eller passiv form for sekvestrering. I denne metoden lagres CO2 i det naturlige miljøet i det som kalles ‘karbonsluk’, som jord, skoger, gressletter, hav og andre vannmasser.

Skoger anses faktisk som en av de beste formene for naturlig karbonsekvestrering. Tross alt lagrer skoger i gjennomsnitt dobbelt så mye karbon som de slipper ut. Under fotosyntesen binder CO2 seg til planter og bytter det mot oksygen. Omtrent en fjerdedel av de globale CO2-utslippene sekvestrer sammen med skoger i andre vegetasjonsformer, som gressletter, marker, prærier osv.

Når det gjelder jord: CO2 fanges opp og lagres som karbonater, som akkumuleres over tusenvis av år når de kombineres med elementer som kalsium. Selv om CO2 til slutt frigjøres fra jorden, tar denne prosessen tusenvis av år.

I akvatiske miljøer, inkludert store vannmasser, utgjør disse en fjerdedel av CO2 som fjernes fra jordens atmosfære. Det er primært de øvre lagene av havet som lagrer karbon, men overdrevne mengder kan føre til vannforsuring og påvirke biologisk mangfold negativt.

Et økende fokus nå har vært på å utvikle teknologi som kan gjøre karbonsekvestrering mulig i massiv skala.

Klikk her for en liste over de beste bioteknologiselskapene som jobber med å finne en løsning på trusselen fra global oppvarming.

Ultrasmidig måte å sekvestrere karbon på

Forskere fra University of Texas at Austin har funnet en ny og ekstremt rask måte å lagre the karbonet som er fanget fra atmosfæren. Ikke bare er den raskere enn konvensjonelle metoder, men den gjør det også uten å kreve de skadelige kjemiske akselerantene som brukes i tradisjonelle metoder eller mekanisk omrøring.

Publisert i ACS Sustainable Chemistry & Engineering, har den nye forskningen utviklet en teknikk for ultrasmidig dannelse av karbondioksidhydrater. Disse materialene er unike og islignende som kan begrave CO2 i havet og hindre deres utslipp til atmosfæren.

«Vi står overfor en enorm utfordring – å finne en måte å trygt fjerne gigatonner med karbon fra atmosfæren vår – og hydrater tilbyr en universell løsning for karbonlagring. For at de skal bli en betydelig del av karbonlagringspuzzelen, trenger vi teknologien til å dyrke dem raskt og i stor skala.» 

– Vaibhav Bahadur, professor i Walker Department of Mechanical Engineering

Forskningen viser at hydrater kan dyrkes raskt, og det uten å bruke noen kjemikalier som nøytraliserer de miljømessige fordelene ved karbonfangst. Videre ser teamet på dette som en svært effektiv metode for gigaskala karbonlagring. Og hvis noen hindringer og problemer kan overvinnes, kan hydrater bli en foretrukket måte å fange og lagre karbon på.

Teamet bemerket at produksjonen av disse hydrater for å fange karbon ikke bare har vært en langsom prosess, men også energikrevende, noe som har hindret dette fra å bli den populære metoden for karbonlagring i stor skala, inntil nå.

I den nye studien klarte forskerne å oppnå en opptil seksdoblet økning i hydratformingshastigheten sammenlignet med tidligere metoder. Den raske prosesshastigheten, kombinert med at den er fri for kjemikalier, gjør hydrater egnet for lagring av karbon i stor skala.

Men det som faktisk eliminerer behovet for kjemikalier, og som gjør det mulig med forbedret absorpsjon, energieffektivitet og kostnadseffektivitet, er magnesium, som var ‘hemmeligheten’ i forskningen.

Magnesium (Mg), et skinnende grått metall med lav tetthet, lavt smeltepunkt og høy kjemisk reaktivitet, forekommer naturlig i kombinasjon med andre elementer. Metallene fungerer her som en utløsende faktor som fjerner behovet for kjemiske midler. Tilsetning av magnesium støttes av boblingen av karbondioksid med høy strømningshastighet i en spesiell reaktorkonfigurasjon. Reaktortrykket er den primære faktoren for sekvestreringshastigheten.

Dermed skyldes forbedringen i CO2-sekvestreringshastigheten, som er basert på netto gassforbruk, den høye strømningshastigheten av konstant gassinnløp og -utløp i nærvær av magnesium. Denne metoden øker veksthastigheten ved kontinuerlig å fornye grensesnittet mellom gass, vann og hydrater.

Det som gjør teknologien enklere å implementere er at den fungerer ganske bra med sjøvann, noe som betyr at den ikke trenger komplekse avsaltningsprosesser for å lage ferskvann. Den raske dannelsen av skum med saltvann vil betydelig forbedre den økonomiske ytelsen til teknologien, ifølge teamet. Ifølge Bahadur, som ledet forskningen:

«Hydrater er attraktive alternativer for karbonlagring siden havbunnen tilbyr stabile termodynamiske forhold, som beskytter dem mot nedbrytning.» 

På denne måten er karbonlagringen i hovedsak klar til bruk for alle nasjoner på planeten med kystlinje. Dermed gjør denne metoden for karbonlagring «mer tilgjengelig og gjennomførbar i global skala og bringer oss nærmere en bærekraftig fremtid», la han til.

Ifølge forskerne vil skummene muliggjøre nye tilnærminger for transport og sekvestrering av CO2. Men implikasjonene av denne fremgangen går utover kun karbonsekvestrering. Den ultrasmidige dannelsen av hydrater kan også finne anvendelse i gasseparasjon, lagring og avsalting.

På denne måten tilbyr den nye teknologien en allsidig løsning for ulike industrier. Derfor, forskerne har søkt om et par patenter relatert til teknologien, og vurderer også å starte et oppstartsselskap for å kommersialisere den.

Ikke alle initiativer er vellykkede 

Gitt viktigheten av å avkarbonisere miljøet, utforsker forskere og verdensledere ulike metoder og ny teknologi for å nå klimamålene.

I fjor oppdaget forskere en mikrobe utenfor kysten av en vulkansk øy nær Sicilia som spiser CO2 «utrolig raskt». Mikrobene, opprinnelig funnet i september 2022, er «hyper-effektive i å forbruke CO2 gjennom fotosyntese», raskere enn andre kjente cyanobakterier. Forskere uttalte at mikrobielle prosesser er langt mer kapitaleffektive enn teknologiske inngrep og også «innebygd skalerbare» siden de «kan distribueres i ulike miljøer, fra åpne dammer til bioreaktorer».

For noen måneder siden rapporterte forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) at de utviklet testutstyr med høy nøyaktighet for å måle ytelsen til materialer (sorbenter) som brukes til å fange og fjerne karbon fra luften. Apparatet gjør det mulig for NIST å lage forskningsgradert testmateriale (RGTM) sorbenter for direkte luftfangst (DAC)-industrien. Det gjør det mulig for selskaper å teste sine sorbenter og verifisere deres effektivitet før oppskalering.

Denne måneden foreslo australske forskere å bruke solenergi for å fange og lagre karbon i gruveavfall. De gjennomfører nå den første vurderingen og analysen av å bruke konsentrert solvarme for serpentinaktivering for å produsere aktivert råmateriale for karbonfangst- og lagringsprosesser via mineralkarbonatisering.

Forskere oppdager til og med måter å konvertere klimagasser direkte til faste drivstoff som kan brukes til å varme opp hjem eller drive industri. For eksempel utviklet forskere ved MIT og Harvard University en prosess for å fange og elektro-kjemisk konvertere gassen til pulver. Den faste formen brukes deretter i et laboratorium til å produsere elektrisitet via en brenselcelle.

Det er tydelig at fokuset på å fange og lagre karbon har økt, med mye forskning og finansiering investert i slike tiltak. Imidlertid har ikke alle initiativer vært vellykkede. Et fremtredende eksempel er det amerikanske klimastartupet Running Tide.

Under Running Tides karbonfjerningsprosess utvikler et nettverk av flytende trebøyer «mikroskoger» av tang for å «sluke karbon fra luft og vann» og kalkstein for å «fungere som et antacida for havoverflaten». Tangen blir deretter kuttet for å synke ned i havet, hvor den absorberer CO2 og forblir begravd dypt i tusenvis av år.

Selskapet, ifølge sin nettside, rapporterer å ha fjernet 25 000 tonn karbon gjennom to metoder:

• Økt alkalinitet i havet
• Nedleggning av biomasse

Running Tide selger også karbonkreditter, som representerer en tonn karbon fjernet fra den raske syklusen. For omtrent ett år siden leverte startupen de aller første karbonfjerningskredittene fra et åpent havprosjekt, med kredittene forhåndssolgt til netthandelsgiganten Shopify. Senere kjøpte også Microsoft (MSFT ) karbonkreditter fra startupen.

I juni kunngjorde startupen at den skulle stenge ned. Running Tide-grunnlegger og administrerende direktør Mark Odlin skrev i et LinkedIn-innlegg:

«Dessverre begynner vi i dag prosessen med å stenge ned Running Tides globale operasjoner fordi vi ikke klarer å sikre riktig type finansiering for å fortsette arbeidet med den nødvendige hastigheten.»

Ifølge innlegget er karbonmarkedet frivillig og det er ikke «etterspørselen som trengs for å støtte storskala karbonfjernelse», og legger til, «vår integritet vil bli vurdert ut fra om vi oppnår seierskriteriet og ingenting annet.»

I innlegget hevdet han at startupen «gjennomførte det største vellykkede karbonfjerningsprosjektet i det åpne hav», også «til lavest kostnad, i de tøffeste miljøene, med de høyeste kvalitetskravene».

Selskapet skal ha senket omtrent 19 000 tonn treflis i Islands kystvann. Denne enorme dumpingen har vært «fullstendig uovervåket», rapporterte den islandske ukebladet Heimildin, som også påpekte mangelen på tilsyn med operasjonene, og mangelen på verifisering av selskapets påstander om at de hadde sekvestrert 25 000 tonn karbon på havbunnen.

Running Tides nedleggelse og spørsmålene rundt driften viser at selv om alle innsatsene og forskningen vekker entusiasme, så kommer ikke initiativer alltid til realisering, og det er behov for mer statlig støtte og teknologiske gjennombrudd for faktisk å skape en endring.

#1. ExxonMobil (XOM)

Som et av de ledende børsnoterte selskapene som investerer tungt i karbonfangst- og lagringsteknologier (CCS), med flere prosjekter på gang for å redusere sitt karbonavtrykk, kan ExxonMobil (XOM ) dra betydelig nytte av University of Texas sin forskning på havbasert karbonsekvestrering.

Den havbaserte karbonsekvestreringsteknologien kan hjelpe ExxonMobil med å styrke sin teknologiske ledelse og redusere regulatoriske kostnader knyttet til karbonutslipp.

Finansielt kan det spare betydelige beløp ved å redusere potensielle karbonskatteforpliktelser og skape nye inntektsstrømmer gjennom salg av karbonkreditter. I tillegg kan disse fremskrittene forbedre ExxonMobils miljø-, sosial- og styringsvurderinger (ESG), noe som gjør selskapet mer attraktivt for miljøbevisste investorer. Selskapet rapporterte en omsetning på 413,7 milliarder dollar i 2023​​.

#2. Occidental Petroleum (OXY)

Occidental Petroleum (OXY ) er en leder i utviklingen av storskala CCS-prosjekter, spesielt de som integrerer fanget karbon i prosesser for forbedret oljeutvinning (EOR). Ved å adoptere havbasert karbonsekvestrering kan Occidental ytterligere diversifisere sine CCS-initiativ og styrke sine bærekraftspraksiser. 

Finansielt gir denne teknologien doble fordeler: den bidrar til å redusere karbonskatteforpliktelser og genererer ekstra inntekter gjennom karbonkreditter. Videre kan utnyttelse av fanget karbon i EOR forbedre oljeutvinningsraten, og dermed øke produksjonseffektiviteten og lønnsomheten. Selskapet rapporterte en omsetning på 28,92 milliarder dollar i 2023.

Avsluttende tanker

Å forhindre ytterligere oppvarming av jordens atmosfære og takle klimaendringer er globale prioriteringer. Diverse tiltak, inkludert utfasing av karbonutslippende drivstoff og fastsettelse av juridisk bindende mål for netto nullutslipp, har blitt vedtatt. Å fange og lagre CO2 er enda en viktig løsning for å avkarbonisere planeten vår.

Denne karbonsekvestreringen kan oppnås på flere måter, hvor havdybden tilbyr en attraktiv plassering for dette. Havet er et karbonsluk, som bruker en biologisk karbonpumpe – fytoplankton – for å transportere overfladisk CO2 til havbunnen via næringskjeden, hvor den lagres på lang sikt. Fysiske pumper, drevet av havstrømmer, bidrar også til å sekvestrere oppløst karbon.

Gitt dens enorme lagringskapasitet og naturlige evne til å absorbere CO2, kombinert med isolasjon fra atmosfæren, er dypet i havet en populær metode for karbonlagring. Teknikker spenner fra direkte CO2-injeksjon i dypet til tilsetning av næringsstoffer for å stimulere fytoplanktonvekst og utnyttelse av høyt trykk og lave temperaturer for å danne solide hydrater.

Imidlertid er denne tilnærmingen ikke uten utfordringer, som illustrert av Running Tide-tilfellet, og problemer som forsuring, kostnader, overvåking, verifisering og bærekraft oppstår.

Det er kun gjennom kontinuerlig forskning og utvikling, som gjort av forskere fra University of Texas, at vi kan finne løsninger som hjelper med å lagre karbon uten å skade miljøet. Alt i alt fremstår havdybdene som et lovende, men usikkert alternativ for karbonsekvestrering.

Klikk her for en liste over de fem beste karbonfangstaksjene.