»Kæmpepotentiale« i klimakampen: DTU-forskere vil lave CO2 om til sten
CO2 kan suges ud af røg og hurtigt laves om til sten i undergrunden, hvis alt lykkes i nyt millionprojekt, der kan blive én af løsningerne på klimakrisen.
CO2, klimaløsning, Carbfix, Island, forstenet, mineraliseret

Det hvide på billedet er resultatet af CO2, der har reageret med stenarten basalt og dermed er omdannet til mineralet calcit. Hvis processen kan speedes op, kan vejen ligge åben for et dansk klimaeventyr på linje med vindmøller. (Foto: Carbfix)

Det hvide på billedet er resultatet af CO2, der har reageret med stenarten basalt og dermed er omdannet til mineralet calcit. Hvis processen kan speedes op, kan vejen ligge åben for et dansk klimaeventyr på linje med vindmøller. (Foto: Carbfix)

Hele verdens udledning af CO2 til atmosfæren kan få et afgørende hak nedad, hvis det lykkes forskere fra DTU at nå i mål med et nyt, banebrydende projekt.

Projektet har ét centralt endemål, som potentielt kan være med til at løse klimakrisen: At pumpe CO2 fra virksomheder ned i jorden til stenarten basalt, hvor det hurtigt bliver til sten og kan ligge for evigt.

Red verden: Stort tema


I en stor serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Du kan debattere løsninger med næsten 7.000 andre danskere i Facebook-gruppen Red Verden.

Det kræver ganske lidt basalt at få CO2 til at reagere og danne sten, så potentialet er enormt:

  • Verdens samlede CO2-udledning på et år kunne ifølge et studie gemmes væk i basalt i undergrunden i et område, der dækker 20 kilometer x 20 kilometer x 1 kilometer.
  • I 2018 udledte Danmark 55 millioner ton CO2 til atmosfæren. Alt det kunne indfanges af blot 0,5 km3 basalt i undergrunden.

Basalt er størknet lava, der dækker godt otte procent af landjorden og ligger overalt på havbunden, så der er potentielt gigantiske masser at tage i brug.

»Hvis vi hurtigt kan lave CO2 om til sten, kan vores metode blive et fyrtårn for Danmark med et vækstpotentiale, der minder om det, vi kender fra vindmøller. Vi ser det selv som en ’gamechanger’,« siger professor Susan Louise Svane Stipp fra DTU Fysik til Videnskab.dk.

Store virksomheder med på vognen

Susan Stipp står i spidsen for projektet sammen med DTU-kollegerne professor Henning Friis Poulsen og Stina Bjerg Nielsen. 

Forskerne har forlængst opdaget, at naturen selv kan lave CO2 om til sten, når luftarten kommer i kontakt med basalt, som du kan se på billedet øverst i artiklen.

I det nye projekt vil forskerne speede den naturlige proces gevaldigt op. Det sker med støtte til forskellige dele af projektet fra hele tre forskellige fonde, der giver i alt 52 millioner kroner.

Tre bevillinger giver hver deres brik til puslespillet


Susan Stipp har ganske unikt fået støtte til de forskellige faser i projektet fra hele tre forskellige fonde: Europæiske ERC (Advanced Grant), Danmarks Frie Forskningsfond (Grøn Omstilling), Innovationsfonden (Grand Challenges).

Bevillingerne dækker hele processen fra grundforskning til etablering af en virksomhed.

Erhvervslivet giver også stor opbakning. Firmaer som ROCKWOOL, betonvirksomheden IBF og affalds- og energiselskabet ARGO er allerede med som partnere.

Ambitionerne lyder måske næsten for høje til at være realistiske, men andre forskere lægger sig faktisk på samme linje som forskerholdet bag planen.

Geolog: Dette alene kan løse problemet med CO2-udledninger

Lektor i geologi Kristoffer Szilas fra Københavns Universitet er ikke del af det nye projekt, men har på opfordring af Videnskab.dk sat sig ind i det.

Han deler Susan Stipps begejstring og mener, at det har et »kæmpepotentiale«.

DTU-metode er noget andet end eksisterende lagring (CCS)


At hive CO2 ud af luften og lagre den et andet sted bliver kaldt Carbon Capture and Storage, forkortet CCS.

CCS bliver allerede testet og til en vis grad brugt i forskellige former rundt om i verden. Men ifølge Susan Stipp vil DTU-modellen med at omdanne CO2 til sten lige ved siden af en udledende fabrik være både sikrere og billigere end nuværende CCS-teknologier, der dybest set pumper CO2 under meget højt tryk i såkaldt superkritisk tilstand ned i porøse sandstensformationer eller i et udtjent oliefelt.

»Det tager 1.000-10.000 år, før CO2 i superkritisk tilstand reagerer med sine omgivelser, hvis det overhovedet gør det, og i al den tid skal man overvåge, hvad der sker.«

»Man risikerer, at CO2’en angriber rustfrit stål i infrastrukturen, eller at den siver ud af sit reservoir, hvis klippen ikke er lukket ordentligt til, eller hvis den går i stykker. Det  kræver overvågning i hundredvis af år og kan give en kæmpe udfordring til vores børnebørn.«

»Vores metode eliminerer sikkerhedsrisikoen, fordi den gør CO2 stabilt og i øvrigt også er både hurtigere og billigere og kan bruges lokalt,« bemærker Susan Stipp.

Kristoffer Szilas bemærker, at i alt 70 procent af Jorden på land og i hav er dækket af basalt.

»Hvis processen kan blive effektiv nok, kan vi uden problemer hive CO2 ud af atmosfæren og pumpe det ned til geologisk materiale i så store mængder, vi vil. Der er sådan set ingen øvre grænse for kapaciteten.«

»Det her alene vil kunne løse problemet med vores CO2-udledninger, så denne her type forskning kan klart blive en del af løsningen på klimakrisen fremover,« vurderer Kristoffer Szilas, lektor på Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning ved Københavns Universitet.

Ny tanke viderefører velafprøvet idé

Projektet bygger videre på en revolutionerende metode, som har været brugt i årevis i Island.

Her har firmaet Carbfix blandet CO2 med vand og pumpet det ned til frisk og varm basalt i undergrunden.

Den danskvand-lignende CO2-blanding reagerer med stenene i undergrunden og danner carbonatmineraler; kalksten.

Med andre ord: CO2’en bliver omdannet til sten og er på den måde taget ud af klimaregnskabet for tid og evighed.

Du kan læse mere om den kemiske reaktion i artiklen Sensation: CO2 kan omdannes til kalksten på rekordtid, der handler om Carbfix i Island.

Du kan også få et hurtigt indblik i processen i denne video fra Carbfix.

I Island pumper Carbfix CO2 og vand ned i undergrunden til basalt. Efter godt halvandet år blive CO2'en til sten. Ifølge Carbfix' hjemmeside har partnerskabet siden 2014 lavet knap 80.000 tons CO2 om til sten i den islandske undergrund. (Video: Carbfix)

Naturlig kemi skal speede reaktionen op

Basalt kan dog bedst binde CO2, når stenen er frisk og varm som på Island, hvor der er vulkansk aktivitet.

Mange andre steder på jorden er basalten derimod gammel og kold.

Det er her, forskernes projekt kommer ind i billedet.

Forskerne vil finde og teste organiske - også kaldet biogeniske - forbindelser; naturligt skabte stoffer, som kan hentes mange steder, for eksempel i eddike, spinat og alger. 

Kort sagt skal stofferne på nanoskala virke som katalysatorer, der gør basalt i jorden mere reaktivt og på den måde gør stenene i stand til hurtigt at få CO2 til at blive til sten.

Lykkes det, kan CO2 hentes ud af en skorsten på en fabrik, pumpes direkte ned i undergrunden til basalt, hvor det omdannes til sten lokalt og dermed aldrig ender oppe i atmosfæren og bidrager til global opvarmning.

I Danmark kan man spekulere i, at en CO2-tung virksomhed som cementproducenten Aalborg Portland kan udnytte, at den nordjyske undergrund gemmer på basalt.

Men potentialet er globalt set langt større, da mange områder gemmer på store mængder basalt.

Susan Stipp fremhæver USA, Kina, Indien, Rusland og Sydafrika, som både udleder kæmpemængder CO2 og samtidig har store forekomster af basalt i undergrunden.

Basalt, undergrunden, Jorden, havet, areal, forskning, CO2, lagring, CCS

Jordens forekomster af basalt i undergrunden. Lilla farve viser det lettest tilgængelige. Orange er forekomster under havet. Ifølge et studie fra 2020 er den teoretiske lagerkapacitet for CO2 i havene alene i størrelsesordenen 100.000-250.000 gigatons. Det er mere, end mennesket ville udlede ved afbrænding af samtlige fossile brændstoffer i verden. (Kilde: Snæbjörnsdóttir et al., Nature Reviews Earth & Environment (2020))

»Det er helt centralt, at vores løsning er både billig og lokal, så virksomheder kan undgå at betale en masse penge for at komprimere CO2 og sende det af sted til reservoirer i Nordsøen og lignende steder i verden,« siger Susan Stipp.

Et andet kort giver et løst overslag på, hvor der er vulkansk undergrund i Danmark. Se det i bunden af artiklen.

Carbfix-folk også med i DTU-projekt

DTU-forskernes projekt er også interessant for forskere i Carbfix, der håber, at de organiske stoffer kan få CO2 til at reagere endnu hurtigere med basalt i den islandske undergrund.

Andre materialer kan  også reagere med CO2


Både Susan Stipp og Kristoffer Szilas understreger, at man ved hjælp af gode biogeniske forbindelser formentlig kan binde CO2 til meget andet end basalt.

Susan Stipp nævner betonfaffald, cement og måske endda mursten som muligheder. Kristoffer Szilas tilføjer, at tonsvis af småsten (tailings) bliver i overskud efter arbejde i miner, eller når man graver efter diamanter.

»Man kunne udnytte, at der allerede er brugt energi på at knuse stenmaterialet, og at det derfor er mere reaktivt end fast klippe,« funderer Kristoffer Szilas.

»Dybest set er det vel kun kalksten og sandsten, man ikke kan bruge. Alt andet materiale med aktive mineraler vil kunne virke reaktivt, hvis man kan finde de her organiske forbindelser, der accelererer processen,« uddyber han.

Kristoffer Szilas forsker selv i, hvordan man på tilsvarende vis kan få det almindelige mineral olivin til at optage CO2.

To af grundlæggerne af Carbfix er derfor med i projektgruppen; Siggi Gislason og Eric Oelkers, som Susan Stipp har arbejdet sammen med i årtier.

Professor i geokemi Eric Oelkers er kendt som én af verdens førende eksperter i lagring af CO2 i undergrunden.

»Jeg er optimistisk af økonomiske årsager,« bemærker Eric Oelkers, da Videnskab.dk taler med ham om projektet.

»Det koster under 200 kroner at lagre et ton CO2 i undergrunden. Det er langt billigere end at købe CO2-kreditter, så det her kan ikke bare redde verden, men også give penge i lommen. På den måde kan projektet gøre både de grådige og de altruistiske mennesker tilfredse,« siger Erik Oelkers med et smil.

Ifølge Susan Stipp vil der efter planen gå 4-5 år, før CO2 kan blive pumpet ned til basalt med de organiske stoffer.

Udtjent stenuld skal vise vejen frem

Før vi når så langt skal forskerne nå et par helt centrale delmål, der i sig selv kan være med til at holde en masse CO2 ude af det store danske klimaregnskab.

Tre trin i forskernes store plan er:

     1. Gammel stenuld – tit omtalt som ’rockwool’ fra bygninger – skal knuses, blandes med CO2 opløst i vand, tilsættes organiske stoffer og dermed optage store mængder CO2 lokalt fra en skorstenen på en fabrik.

Denne del kan i sig selv være et bidrag til grøn omstilling.

I dag bliver udtjent stenuld gravet ned eller henlagt i store bunker. Det kan nemlig ikke brænde, for stenuld er i bund og grund en blanding af luft og smeltede småsten sat sammen som små tråde.

Stenuld har nogenlunde samme komposition som basalt. Derfor vil forskerne bruge den gamle stenuld som en slags pilotforsøg til at teste og udvikle de organiske forbindelser, så de så hurtigt som muligt kan få den udtjente stenuld til at reagere med CO2, så gassen bliver til sten.

Det kan potentielt blive en god forretning, for masser af CObliver udledt, og der er bunker af udtjent stenuld at tage af fra depoter i lande som Danmark og ikke mindst Holland, som bruger store mængder stenuld i stedet for jord til planter i drivhuse.

     2. Stenuld reageret med CO2 skal erstatte cement i beton

Forskerne har større visioner end blot at få stenuld til at reagere med CO2 for at omdanne gassen til faste mineraler.

Sammen med den danske betonvirksomhed IBF har de planer om at knuse og blande de nydannede mineraler i beton som erstatning for noget af den cement, der normalt bliver brugt.

Lykkes det, vil det betyde mindre CO2-udledning til produktion af cement – samtidig med, at CO2 lavet om til sten bliver muret inde i bygninger og andre betonkonstruktioner.

Trin 2 giver endnu en mulighed for at tjene penge på at gøre verden grønnere ved at genbruge ressourcerne i nye produkter i stedet for at smide dem ud; et koncept kendt som cirkulær økonomi.

Cirkulær økonomi bliver tit fremhævet som helt central i den grønne omstilling.

»Det er win-win hele vejen rundt,« lyder det fra Susan Stipp – og igen er Kristoffer Szilas fra Københavns Universitet enig.

Brug for endnu mere for at løse klimakrisen


Selvom nye teknologier er undervejs til at lagre CO2, understreger FN’s klimapanel, IPCC, i sin seneste rapport, at det er ekstremt vigtigt, at verdenssamfundet så hurtigt som muligt siger stop til al brug af fossile brændsler og udledning af CO2.

Eksisterende CO2 skal endda suges ud af luften, hvis vi skal nå målet i Paris-aftalen om at holde den globale temperaturstigning på under 1,5 grader.​​​​​​

»Der er intet dårligt at sige om det her projekt. Det er lige præcis sådan noget, vi har brug for, hvor der bliver tænkt ud af boksen og prøvet noget nyt af.«

»Kan de suge CO2 ud og lagre det i ’rockwool’, er det godt. Finder de også en måde at anvende ’rockwool’ på og gøre det uskadeligt, er det en ekstra bonus. I mine øjne er det netop win-win, og jeg tænker, at det kan kun gå godt,« lyder rosen fra Kristoffer Szilas.

De to punkter skal vise vejen til trin 3 i projektet; det helt store globale mål, der skal hjælpe til at løse klimakrisen.

     3. Naturlige stoffer skal få CO2 til at reagere hurtigt med basalt

Når de naturlige stoffer forhåbentlig har vist deres værd i forsøget med at få CO2 og stenuld til at reagere sammen, vil forskerne arbejde videre med at optimere stofferne, så de virker så billigt, sikkert og hurtigt som muligt.

Derefter gælder det om at teste de såkaldt biogeniske stoffer, hvor de virkelig har et stort potentiale: I kold basalt i undergrunden, så det kan blive lige så reaktivt som det varme basalt i Island.

Tanken er at lave et samarbejde med flere interesserede danske virksomheder, når projektet er nået så langt.

Under grafikken kan du læse om mulige udfordringer i projektet.

DTU, CO2, klimaløsning, klima, lagring, CCS, undergrund, basalt, rockwool, stenuld

De tre trin i DTU-forskernes projekt. (Grafik: Ditte Svane-Knudsen, Videnskab.dk / DTU)

Hvad med disse to udfordringer?

Forskerne skal dog forberede sig på, at de måske skal gøre sig nogle grundige overvejelser undervejs, påpeger en forsker i CO2-lagring ved Stanford University i USA, Matteo Cargnello, over for Videnskab.dk.

Da Matteo Cargnello hører overordnet om projektet, slår han ned på to potentielt store forhindringer for, at DTU-forskernes projekt kan redde verden:

  1. Hvis man vil lagre alverdens CO2 i basalt ved hjælp af DTU-forskernes metode, kommer det til at kræve næsten uoverskueligt store mængder organiske forbindelser. Hvordan vil man skaffe dem?
  2. Hvad vil der ske med undergrunden, hvis vi pludselig lagrer kæmpemængder af CO2 i sten verden over?

Du kan læse Susan Stipps kommentarer til Matteo Cargnellos overvejelser i boksen til højre.

Susan Stipp om to potentielle udfordringer


Da en del af projektmaterialet stadig var hemmeligt, da Videnskab.dk lavede researchen til denne artikel, er der huller i den viden, Matteo Cargnello har fået mulighed for at forholde sig til.

Susan Stipp forklarer til punkt 1, at de biogeniske stoffer ikke bliver opbrugt i den kemiske reaktion, men holder sig aktive. Hun kalder forbindelserne for »geokatalysatorer«.

Til punkt 2 bemærker hun, at man skal tænke på størrelsesforholdet som nævnt tidligere i denne artikel: Hele verdens udledning på et år kan bliver omdannet til sten på, hvad der svarer til mindre end et knappenålshoved på kortet, du kan se over verdens basaltforekomster tidligere i artiklen.

På den anden side understreger Matteo Cargnello, at DTU-forskernes metode ser ud til at være både hurtigere og mindre krævende end andre metoder til at indfange og omdanne CO2 til fast form.

»Blandt de mange tilgange og sten, der er blevet udforsket, ser det her bestemt ud til at have værdi.«

»Overordnet synes jeg, at det her repræsenterer en spændende retning på området, og de har meget overbevisende argumenter for deres sag, baseret på stenhård og bundsolid litteratur,« skriver adjunkt Matteo Cargnello i en mail til Videnskab.dk, hvor han sørger for at understrege, at de sidste ord er bevidste ordspil.

»Jeg er spændt på at se, hvordan dette projekt vil udvikle sig i de næste par år!«, slutter mailen fra adjunkt Matteo Cargnello, der både styrer sin egen forskningsgruppe på Stanford University i CO2-binding og -udnyttelse og desuden er tilknyttet den kemiske forskning i det nystiftede Novo Nordisk Foundation CO2 Research Center ved Aarhus Universitet.

Susan Stipp fra DTU tilføjer selv, at forskningen også skal afdække, hvordan de organiske forbindelser kan undgå at blive spist af bakterier, mens de arbejder i stenulden og basalten.

3D-film, Imaging Center, DTU, forskning, basalt, CO2, klima, lagring

Susan Stipp og hendes professor-kollega i projektet, Henning Friis Poulsen, har allerede testet forskellige naturlige stoffer på forskellige typer sten i 3D Imaging Center på DTU. Her kan alle forandringer hurtigt aflæses ud af 3D-film i høj opløsning. »Vi behøver ikke at afvente geologisk tid for at få resultater, man kan se det på få minutter,« forklarer Susan Stipp. (Foto: Thomas Hoffmann)

Detaljer holdes ude på grund af patent

Forskerne fra DTU har søgt om patent på de organiske forbindelser, der skal gøre det muligt hurtigt at omdanne CO2 til sten. Derfor kan du for nu ikke få mere specifikt at vide, hvad de mere præcist består af, eller hvor forskerne henter dem fra.

Det har ikke været muligt at få en kommentar til projektet fra klima-, energi- og forsyningsminister Dan Jørgensen (S).

Forskerne gik i gang med projektet 1. juni.

Danmark, undergrund, vulkansk, CO2, lagring, DTU, GEUS, kort

Dette kort fra De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) giver et løst indtryk af, hvor der kan være ikke-aktiv vulkansk undergrund i Danmark. Af flere årsager skal kortet læses med  store forbehold - også for, om undergrunden kan bruges til at gemme CO2 væk. (Kort: Rapporten Capture, Storage and Use of CO2 (CCUS))

 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om, hvorfor denne 'sort hul'-illusion narrer din hjerne.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med over en halv million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk