Annonse

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.

Disse forskerne vil lage stein av CO2

Naturen hadde idéen først: Når CO2 reagerer med vulkansk stein omdannes den fra klimagass til harde mineraler.

CO2-lagring her? Marija Rosenqvist (foran) og Rakul Johannesen på feltarbeid på Færøyene.
Publisert

Vi skal 55 millioner år tilbake i tid. Da begynte Grønland og Norge å skli fra hverandre og Atlanterhavet å sprekke opp. Jordskorpa mellom ble tynnere og tynnere og enorme mengder lava veltet fram.

Samtidig ble jorda brått dramatisk mye varmere. Dette kapittelet i jordas klimahistorie interesserer naturlig nok geologene. I 2021 sendte de et forskningsskip ut i havet vest for Sandnessjøen for å ta prøver fra havbunnen.

Noen av prøvene havnet hos stipendiat Marija Plahter Rosenqvist. Hun forsøker ikke å finne ut hvordan det ble så varmt i «gamle dager», men heller hvordan vi kan hindre at det blir like plutselig varmt nå.

Forskerne undersøker nemlig om vi kan lagre CO2 (karbondioksid) i lavasteinen som ble dannet da Atlanterhavet ble til. 

Rosenqvists prøve av mørk grå stein har noen steder hull, omtrent som i en Stratos-sjokolade. I andre deler kan det se ut til at hullene er tettet av et lysere steinslag.

Marija Rosenkvist med en prøve av lavastein fra havbunnen.

CO2 i fast form har mange fordeler

Steinen er av basalt, den vanligste lavabergarten på jorda. De hvite flekkene er dannet ved at CO2 har reagert med vulkansk stein og blitt omdannet fra gass til mineraler.

Forskerne ved Njord-senteret ved Universitetet i Oslo studerer hvordan prosessen skjer naturlig. Målet er at dette kan bli del av løsningen på klimaproblemet.

– Å lagre CO2 i fast form har mange fordeler. Vi trenger ikke overvåke reservoaret over lang tid ettersom det ikke lekker, sier Rosenqvist.

Dessuten har metoden stort potensiale.

– Mer enn 60 prosent av jordas overflate er dekket av basalt, så her er det i teorien plass nok til all CO2 vi vil bli kvitt.

Helt uprøvd er ikke prinsippet. Prosjektet Carbfix på Island er en inspirasjon for forskerne i Oslo. Med en stor forskjell: Basalten som brukes i prosjektet på Island er fersk og porøs, mens den i Nordsjøen altså er 50 millioner år gammel.

– For å forstå om vi kan gjøre dette andre steder enn på Island må vi gjøre flere undersøkelser, sier Rosenqvist.

Kanskje det er mulig å lagre CO2 som stein på Færøyene? Uansett er geologien på Færøyene del av samme basaltområder som i Nordsjøen. Rakul Johannesen har selv bakgrunn fra øygruppa.

Basalten fra Nordsjøen finnes over havet på Færøyene

På samme kontor sitter Rakul Maria Ingunardóttir Johannesen. 

Sammen har de vært på Færøyene utstyrt med blant annet droner for å kartlegge geologien.

– Færøyene er interessant fordi vi finner den samme basalten her som ute i Nordsjøen, sier Johannesen.

Kanskje kan det også være mulig å lagre CO2 på land her.

Vi lagrer jo allerede CO2 i reservoarer i Nordsjøen, men det er i sandstein, forklarer Johannesen.

– Basalt egner seg veldig godt fordi den reagerer raskt med CO2 og danner faste mineraler, sier hun.

Litt lenger bort i korridoren møter vi Paiman Shafabakhsh, som nærmest har vært på Europa-turné med basalt-prøver.

Forskerne har kartlagt geologien på Færøyene med droner.

Hva skjer i de små porene i steinen?

Der Johannesen studerer geologiske formasjoner og sprekkdannelse i dem, er Shafabakhsh opptatt av å forstå hva som skjer på mindre skala, i de små porene i steinen.

– Vi injiserer CO2 og væske i steinprøvene og ønsker å vite hva som skjer i steinen mens det foregår, sier han.

For å finne ut av det skanner forskerne steinen med røntgen og nøytroner. Nøytronradiografi er en fotografisk metode som bruker nøytroner, partikler uten elektrisk ladning.

– Med røntgenbildene kan vi se de harde mineralene, som en CT-skan ved beinbrudd. Nøytroner gir oss et bilde av væske som flyter i porene i steinen, sier Shafabakhsh.

Et nøytronbilde av en arm ville vist blodet som strømmer i årene, men det ville vært skadelig for folk.

Steinprøvene har han undersøkt ved to laboratorier i Grenoble i Frankrike og ved Zurich i Sveits. Begge er synkrotroner, maskiner som kombinerer røntgen og nøytroner. 

Shafabakhsh forteller at folk i industrien ofte spør hvorfor de studerer prosessen på liten skala.

– Tradisjonelle modeller som bare ser på feltskala overdriver reaksjonene i feltet, så for å få et riktig bilde trenger vi studiene på liten skala, sier Shafabakhsh.

– Industrien får store problemer med lekkasjer av CO2 hvis de ikke tar hensyn til hva som skjer på liten skala, sier han.

Forskerne i basalt-prosjektet gjør også idealiserte eksperimenter av hvordan CO2 beveger seg i porene i basalt.

Paiman Shafabakhsh har brukt røntgen og nøytroner til å se hva som skjer i lavasteiner når CO2-gass pumpes inn. Her på kontrollrommet til PSI i Sveits med samarbeidspartner Benoit Cordonnier fra ESRF i Frankrike.

Laboratoriemodell viser prinsippet

I kjelleren på Fysikkbygningen har Yao Xu 3D-printet modeller av stein hvor de kan sprøyte inn CO2 og væsker og studere mønstrene CO2 beveger seg i, i detalj.

– CO2 har en egen personalitet. Gassen har ting den liker og ikke liker. Den er glad i vann, smiler Yao.

Han sprøyter CO2 inn øverst i oppsettet sitt. CO2 reagerer med vann og blir tyngre slik at den synker naturlig nedover.

Yao kan endre porestørrelse og hvor fort han sprøyter inn CO2-gassen. Et kamera tar et bilde hvert 30. sekund i de seks timene hvert eksperiment varer.

Resultatene fra laboratorie-eksperimentene og målingene på steinprøvene skal etter hvert settes sammen - og igjen sammenstilles med arbeidet som gjøres på feltskala.

CO2 er usynlig, så Yao Xu bruker et glass vann for å sjekke at det er gass i systemet.

Fra nanonivå til hele reservoarer

Prosjektleder Francois Renard forteller at hvor mye CO2 som vil reagere med steinen, og dermed hvor mye som kan lagres, avhenger av hvor porøs steinen er. Det igjen avhenger av hvilke mineraler den inneholder og hvor gjennomtrengelig den, samt en god del andre egenskaper.

– Vi har derfor behov for grunnleggende kunnskap på flere skalaer, fra nanonivå til hele reservoar, sier han.

Og han er klar på at CO2-lagring i basalt kan bli en viktig del av klimaløsningen.

Idealisert laboratorie-modell hvor CO2 injiseres øverst. Her er steinen erstattet med gjennomsiktige glasskuler.

Referanser:

Rakul Maria Ingunardóttir Johannesen mfl.: Revisiting the Stratigraphy and Structure of the Faroe Islands Flood Basalts for Large-Scale CO2 Storage in Basalt ReservoirsBasin Research, 2025. Doi.org/10.1111/bre.70032

Hilmar Yngvi Birgisson, Yao Xu mfl.: Mapping dissolved carbon in space and time: An experimental technique for the measurement of pH and total carbon concentration in density driven convection of CO2 dissolved in waterAdvances in Water Resources, 2025. Doi.org/10.1016/j.advwatres.2025.104916

Marija P. Rosenqvist, Rakul M. Johannesen mfl.: The architecture of basalt reservoirs in the North Atlantic Igneous Province with implications for basalt carbon sequestrationGeoScienceWorld, 2024. Doi.org/10.1144/SP547-2023-96

Marija P. Rosenqvist mfl.: Reservoir properties and reactivity of the Faroe Islands Basalt Group: Investigating the potential for CO2 storage in the North Atlantic Igneous ProvinceInternational Journal of Greenhouse Gas Control, 2023. Doi.org/10.1016/j.ijggc.2023.103838

Powered by Labrador CMS