Energi
Utbrott nära Grindavík – hur kan vulkaniska processer utnyttjas?
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Den 18 december 2023 började ett vulkanutbrott på Reykjaneshalvön på Island, det fjärde på halvön på tre år. Lavafontäner sköt upp och skenet kunde ses från Reykjavík. Utbrottet skedde vid kraterkedjan Sundhnúkagígar, nära kraftverket Svartsengi och Grindavík. Staden hade evakuerats i november på grund av jordskalv och magmarörelser.
En kraftig jordskalvssvärm föregick utbrottet. Ungefär två timmar senare började lava strömma ut. De första rapporterna beskrev ett lavaflöde omkring tio gånger större än toppflödena vid de tre föregående utbrotten på halvön. Sprickan blev snabbt omkring fyra kilometer lång.
Efter ungefär 800 år utan utbrott på Reykjaneshalvön började en ny aktiv period 2021. De enskilda vulkansystemen i området har dock olika utbrottshistorik.
“Beträffande de senaste tre åren på Reykjaneshalvön är det ganska häpnadsväckande.”
– Tom Winder, vulkanseismolog vid Islands universitet, i en intervju.
De tre tidigare utbrotten på halvön inträffade 2021, 2022 och sommaren 2023. En tidigare aktiv period på Reykjanes slutade på 1200-talet. De senaste utbrotten kom från sprickor där magma nådde jordytan.
Utbrottet väckte internationell uppmärksamhet, bland annat på grund av minnet av askmolnet från Eyjafjallajökull som störde flygtrafiken 2010. Vid Sundhnúkagígar ansågs en liknande askproduktion osannolik, eftersom lavan inte kom upp under en glaciär.
Intensiteten minskade redan under det första dygnet. Varaktigheten var först osäker, men detta utbrott upphörde den 21 december 2023.
Island har omkring 130 vulkaner och ligger på gränsen mellan den eurasiska och den nordamerikanska plattan. Plattorna rör sig isär längs den mittatlantiska ryggen, och även en mantelplym bidrar till vulkanismen. Utbrott sker återkommande men kan inte förutsägas enligt en fast tidtabell. Katla hade bland annat utbrott 1721, 1755, 1823, 1860 och 1918. Frånvaro av nya jordskalv visar inte att ett utbrott är nära förestående.
Att utnyttja vulkaner till vår fördel
Island är ett av jordens vulkaniskt aktiva områden. En vulkan är en öppning eller ett system av öppningar genom vilka magma, aska och gaser kan nå jordytan. Vulkaner finns både på land och på havsbotten.
Enligt NASA kan magma bildas och stiga där plattor glider isär, där en platta sjunker under en annan och vid hetfläckar. Vulkanens form och utbrottets karaktär beror bland annat på magmans sammansättning, viskositet, gasinnehåll och väg till ytan.
Över 80 procent av jordytan, inklusive havsbotten, har vulkaniskt ursprung. Omkring 1 500 vulkaner på land betraktas som potentiellt aktiva; en betydande andel finns i USA.
Vulkanutbrott kan kräva liv och begrava städer i lava eller aska. Vulkaniska processer kan också bilda bördiga jordar och mineralfyndigheter med exempelvis guld, silver, nickel, koppar och bly. Här följer några sätt att använda vulkanisk värme och vulkaniska material.
Geotermisk energiproduktion
I vulkaniska områden finns ofta stark värme relativt nära markytan. Hett vatten kan användas direkt för uppvärmning av byggnader och fjärrvärme. Detta skiljer sig från grunda bergvärmepumpar, som även kan användas utanför vulkaniska områden för uppvärmning och kylning.
Geotermisk elproduktion använder heta vätskor eller ånga från borrhål. Ångan kan driva turbiner; i ett binärt kraftverk överförs värmen till en annan arbetsvätska. Geotermi kan ge kontinuerlig elproduktion, men kapacitet och miljöpåverkan beror på plats och teknik.
Många länder, som Nya Zeeland, Filippinerna, Costa Rica och Island, samt delstater som Kalifornien, Hawaii och Utah i USA, använder geotermisk energi hämtad från vulkanisk aktivitet för generell elproduktion.
Enligt Kenyas tillsynsmyndighet EPRA stod geotermi för omkring 45,4 procent av elproduktionen under räkenskapsåret 2022/2023. El Salvador använder bland annat geotermisk el för Bitcoin-utvinning.
Ormat Technologies (ORA ) utvecklar geotermiska energiprojekt. Företaget valdes 2021 till tilltänkt EPC-entreprenör för det planerade Makushin-projektet på 30 MW vid Unalaska i Alaska; det innebar inte att kraftverket då var i drift. Volcano Energy och Luxor Technology Corporation lanserade 2023 Lava Pool, El Salvadors första pool för Bitcoin-utvinning. En pool är ingen kraftanläggning: Volcano Energys första planerade energifas omfattar 241 MW sol- och vindkraft, medan geotermi ingår i en andra fas.
Jordbruk
När vulkanisk aska och annat utbrottsmaterial vittrar kan bördiga jordar bildas, bland annat andisoler. Egenskaperna beror på modermaterial, ålder och klimat. Mineralen kan frigöra näringsämnen som magnesium och kalium.
Färsk aska gör inte genast åkermark bördig och kan skada grödor. Näringsämnen frigörs gradvis genom vittring. Spridning av finmalet berg på åkrar undersöks som ett sätt att förbättra jordegenskaper och binda koldioxid genom accelererad bergvittring, på engelska enhanced rock weathering.
En studie i AGU:s tidskrift Earth’s Future modellerar hur finmalet vulkaniskt berg på åkrar kan bidra till koldioxidupptag. Metoden bedöms vara särskilt lovande i varma och fuktiga tropiska områden; utfallet beror på lokala förhållanden och genomförandet.
Turism och rekreation
Vulkaniska områden lockar besökare med vandring, varma källor, landskap och geologiskt kulturarv. Turismen kan ge inkomster till lokalsamhällen. Kända exempel är Fagradalsfjall på Island, Cumbre Vieja i Spanien, Etna i Italien, Sakurajima i Japan och Popocatépetl i Mexiko. Tillträde till aktiva vulkaner styrs av aktuella säkerhetsregler och avspärrningar.
Även vulkaner som för tillfället inte har utbrott lockar besökare, exempelvis Fuji i Japan, en aktiv vulkan i vilofas, och de slocknade vulkaniska lämningarna vid Arthur’s Seat i Edinburgh. I aktiva områden finns risker från lava, aska, jordskred, slamströmmar och gaser.
Den isländska researrangören Icelandia rapporterade 2023 stort intresse för vulkanturer.I en intervju berättade företaget hur det började erbjuda pendeltransporter efter utbrottet vid Fagradalsfjall 2021 och sedan utvecklade rundturer till lavafälten. Utbrottet vid närbelägna Litli-Hrútur inträffade 2023.
“Det är som ur en saga. Responsen har varit galen. Recensionerna är fantastiska. När de ser vulkanen, gråter vissa, andra är i total chock.”
– Svala Magnúsdóttir, kundansvarig hos Icelandia, om vulkanupplevelsen.
Vetenskaplig forskning
Vulkaner ger forskare insyn i geologiska processer, jordens inre och landskapens utveckling. Studier av bergarter, gaser, jordskalv och markdeformation hjälper forskarna att förstå vulkansystem och bedöma risker. Resultaten är också värdefulla för undervisning.
NASA:s forskarteam för VERITAS använde Island som en jordisk motsvarighet till Venus i augusti 2023. Venus är något mindre än jorden och har mycket högt lufttryck, svavelsyramoln och en extremt het yta. Studier i vulkanisk terräng hjälper till att utveckla mätmetoder och instrument. Även energisnåla kameror för mätning av svaveldioxid (SO2) från vulkaner utvecklas.
Organisationer som United States Geological Survey (USGS) övervakar och bedriver forskning om vulkaner i USA. Samtidigt fokuserar Hawaiian Volcano Observatory (HVO), som är en del av USGS, på vulkanisk aktivitet i Hawaii, särskilt på Stora ön.
Andra organisationer är Italiens nationella institut för geofysik och vulkanologi, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), franska Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) och Japans meteorologiska myndighet (JMA), som bland annat undersöker landets vulkaner.
Mineralutvinning
Vulkaniska system kan koncentrera värdefulla metaller som guld, silver och koppar. Enligt forskning som geologerna Jon Blundy och Joe Hogg beskriver släpper Etna uppskattningsvis ut omkring 20 ton koppar och 10 kilogram guld per dag i gaserna. Direkt utvinning ur gasen är opraktisk. Heta magmatiska saltlösningar under vulkaner undersöks därför som en möjlig metallkälla, men storskalig ekonomiskt lönsam utvinning är inte därmed visad.
En studie som publicerades 2023 uppskattade att McDermittkalderan vid gränsen mellan Nevada och Oregon kan innehålla 20–40 miljoner ton litium bundet i leravlagringar. Det är en geologisk uppskattning, inte en bevisad ekonomiskt utvinningsbar reserv. Litium är viktigt för laddningsbara batterier, bland annat i elbilar, och USA är delvis beroende av import.
I oktober 2023 beskrev geologer vid University of Leicester en metod som använder apatits sammansättning för att bedöma om magma varit mättad med en vätskefas. Den kan hjälpa till att identifiera vulkaniska system som kan bilda kopparfyndigheter och är ett forskningsverktyg för framtida prospektering.
Freeport‑McMoRan, Barrick Gold Corporation (ABX.TO ), Newmont Corporation (NEM ) och Anglo‑American är några globala gruvföretag som verkar i olika geologiska miljöer, inklusive områden med vulkanisk aktivitet.
Terapeutiska användningar
Varma källor och lerbad i vulkaniska områden används för avkoppling och välbefinnande. Vissa behandlingar tillskrivs terapeutiska egenskaper, men medicinsk effekt är inte visad för varje användningsområde.
Termala källor är en del av spa- och hälsoturismen och lockar människor som söker avkoppling.
Kända termala resmål är Blue Lagoon på Island, The Springs Resort and Spa i Costa Rica, Pamukkale i Turkiet, Rotorua i Nya Zeeland, Beitou i Taiwan, Calistoga i Kalifornien och Hakone i Japan. Källornas geologiska ursprung varierar.
Lerbad och balneoterapi används bland annat vid reumatiska besvär. En Cochraneöversikt fann dock otillräckligt tillförlitligt underlag för att fastställa nyttan vid reumatoid artrit. Bearbetade vulkaniska material förekommer även i kosmetika.
Vulkanisk aska innehåller bland annat kiseldioxid och olika mineral. I särskilt formulerade kosmetiska produkter kan sådana material exempelvis fungera som slipmedel eller absorbera fett. Det bevisar inte allmänna påståenden om avgiftning, cellförnyelse eller föryngring. Färsk vulkanaska är ingen färdig hudvårdsprodukt: partiklarna och deras kemiska beläggningar kan irritera hud, ögon och luftvägar.
Byggmaterial
Vulkaniska material har olika användningar inom byggsektorn. Basalt är ett hårt berg som används som krossmaterial i asfalt och betong. Lätt och porös pimpsten kan däremot användas i lättare byggprodukter.
Pimpsten används även som slipmedel. Vissa sorters vulkanaska fungerar som puzzolan i cement och betong, och tuff används som byggsten. Miljöpåverkan beror på brytning, bearbetning, transport och materialens sammansättning, inte bara på att råvaran är naturlig.
Vulkanisk aska från Pozzuoli vid Neapelbukten bidrog till hållbarheten hos vissa typer av romersk betong. Även andra beståndsdelar och kemiska reaktioner har betydelse för livslängden.
Forskning visar att vissa vulkaniska tillsatser kan förbättra bruks och betongs beständighet mot frysning och upptining, beroende på material och dosering. Enligt en publicerad intervju med företaget blandar indonesiska Rebricks vulkanaska med sten, plastavfall och cement till byggblock utan den vanliga sanden.
Koldioxidinfångning och lagring
Vid koldioxidinfångning och lagring avskiljs CO2 exempelvis från en industriell källa, transporteras och lagras under jord för att förhindra utsläpp. Under 2023 rapporterades också forskning om mikroorganismer från koldioxidrika vulkaniska miljöer som en möjlig grund för framtida biologiska infångningsmetoder.
Forskning pågår kring användning av basaltbergformationer, som är vanliga i vulkaniska områden, för koldioxidinfångning och lagring.
Nyliga studier antyder att basaltpulver på åkrar kan binda koldioxid genom kemisk vittring. Potentialen beror bland annat på klimat, jord, bergart och hur det faktiska upptaget mäts.
En studie som diskuterades 2023 uppskattade att den slocknade undervattensvulkanen Fontanelas utanför Portugal kan ha plats för 1,2–8,6 gigaton CO2. Forskarna jämförde detta med ungefär 24–125 år av Portugals industriutsläpp. Det är en beräknad geologisk kapacitet, inte en anläggning i drift. Storbritanniens regering beviljade också skotska geovetare omkring en miljon pund för metoder att mäta CO2-lagring i vulkaniskt berg.
Rymdforskning
Inte bara övervakas vulkaner från rymden, utan vulkaniska landskap på jorden används för att simulera och studera förhållanden på andra planeter, vilket underlättar rymdforskning och utforskning, med inneboende faror och kostnader.
Professorer vid Idaho State University studerar vulkaner i den östra Snake River Plain-regionen. Enligt forskarna har dessa vulkaner “samma lavatyp och utbrottsstil som vulkaner på månen och Mars”, och de förväntar sig att deras forskningsmetoder kommer att användas av astronauter på framtida uppdrag för att studera samma förändringskrafter på månen och bortom.
I maj 2023 rapporterades upptäckten av exoplaneten LP 791-18 d. Tidvattenkrafter skulle kunna ge omfattande vulkanism där. Detta är en slutsats utifrån planetsystemet, inte en direkt observation av utbrott.
Avslutande tankar
Vulkanutbrott kan kräva liv och orsaka stor förstörelse. Aska och gaser kan skada luftvägarna, medan lava, hetta, slamströmmar och instabil mark medför andra risker. Samtidigt har vulkaniska processer format jorden och ger användbara material och energi.
Fördelarna omfattar bördiga jordar, nya öar, mineralfyndigheter, byggmaterial, varma källor och geotermisk energi. Stora utbrott kan tillfälligt kyla jorden när svaveldioxid bildar aerosoler högt i atmosfären. Det är en annan process än koldioxidborttagning och gör inte utbrott till en styrbar klimatlösning. Forskning hjälper oss att förstå processerna och utveckla lämpliga tillämpningar.
