カーブフィックス

カーブフィックスは2007年に設立されたアイスランドの企業です。同社は、 CO2を水に溶かして玄武岩に注入することで、 _CO2を永久に貯蔵する方法を開発しました。地下に入ると、注入されたCO2は_{母岩と反応して安定した炭酸塩鉱物を形成し、注入されたCO2}の永久貯蔵を実現します^[1]

2012年にアイスランド南西部で行われた初のパイロット注入では、約200トンのCO2_{が地下玄武岩に注入されました。2016年に発表された研究結果によると、注入されたCO2の95％が2年以内に}方解石に固化しました。これには_CO21トンあたり25トンの水が使用されました。 ^{[2] [3] [4] 2014年以来、この技術は}_{ヘトリスヘイジ} 地熱発電所の排出物に適用されています。H2SとCO2_は発電所の排出ストリームから一緒に回収され、フスムリ再注入サイトでの原位置炭素鉱化によって永久に安全に貯留されます。^[5]このプロセスにより、発電所からのCO2排出量の約3分の1（12,000 tCO2 /年）とH2S排出量の60％（6,000 tH2S /年）が回収されます。シルバーストーンプロジェクトは、2025年以降、ヘトリシェイジ地熱発電所で本格的なCO2回収、注入、鉱物貯蔵を展開_することを_目指して_います_。[ 6 ^]

Carbfix は現在、アイスランドのヘトリスヘイディ地熱発電所に関連して、ネシャヴェトリル地熱発電所、ヘトリスヘイディ近郊の Orca 直接空気回収プラント、およびヘルグヴィークの CO2 シーストーン プロジェクト内の 4 つの注入サイトを運営しています₍「現在の状況」の章を参照)。

カーブフィックスは、アイスランドの温室効果ガス排出を制限するために、当時のアイスランド大統領オラフール・ラグナル・グリムソン博士、レイキャビク・エナジーのアイナー・グンラウグソン、コロンビア大学のウォレス・S・ブロッカー、トゥールーズ（フランス）のエリック・H・エルカーズ、アイスランド大学のシグルズル・レイニル・ギスラソンによって設立されました。^[7]レイキャビク・エナジーがカーブフィックスに最初の資金を提供しました。欧州委員会と米国エネルギー省がさらに資金を提供しました。二酸化炭素を永久に貯留する新しい方法を見つけることに加えて、プロジェクトのもう1つの目的は科学者を育成することでした。^[8]

捕捉された CO2_は、玄武岩などの苦鉄質または超苦鉄質の地層に注入する前または注入中に水に溶解します。CO2 の水への溶解は_次のように表すことができます。

CO ₂ (g) + H ₂ O(l) ⇌ H ₂ CO ₃ (aq)

↔ H+(水溶液) + HCO ₃ - (水溶液)

↔ 2H+(水溶液) + CO ₃₂ -(水溶液)

_CO2を水に溶解することで、瞬間溶解トラッピングが達成されます。これは、CO2貯留の2番目に安全なトラッピングメカニズムです_。 [ ^9] _{CO2を充填した水にはCO2の}泡が存在せず、さらに地層中に存在する水よりも密度が高いため、CO2_を充填した水は表面に向かって上方に移動するよりも沈む傾向があります。^[10]

CO _{2 を含んだ水は酸性で、通常、CO 2}の分圧、水の組成、システムの温度に応じて pH 3～5 になります。CO ₂を含んだ水は地下の岩石と反応し、カルシウム、マグネシウム、鉄などの陽イオンを溶解します。^[11]陽イオンを含むケイ酸塩鉱物の溶解、たとえば玄武岩やペリドタイトに含まれる一般的な鉱物である輝石の溶解は、次のように表すことができます。

2H+ + H ₂ O + (Ca,Mg,Fe)SiO ₃ = Ca ₂ +、Mg ₂ +、Fe ₂ + + H ₄ SiO ₄

陽イオンは溶解した CO _{2と反応して、方解石 (CaCO 3} )、マグネサイト (MgCO ₃ )、菱鉄鉱 (FeCO ₃ )などの安定した炭酸塩鉱物を形成します。この反応は次のように表すことができます。  

Ca ₂ +、Mg ₂ +、Fe ₂ +(水溶液) + CO ₃₂ -(水溶液) → CaCO ₃ (s)、MgCO ₃ (s)、FeCO ₃ (s)

超塩基性岩石と塩基性岩石は、その高い反応性と二価金属陽イオンの豊富さから、最も効率的です。放出された陽イオンが鉱物を形成する程度は、元素、pH、温度に依存します。^[1]

ヘトリスヘイジの玄武岩に高圧で炭酸水を掘削し注入するコストは1トンあたり25ドル未満と推定されている。^[12]

このプロジェクトは2012年に炭素注入を開始しました。^{[13] [14] [15] [16]} 資金はアイスランド大学、コロンビア大学、フランス国立科学研究センター、米国エネルギー省、EU、北欧諸国の基金、レイキャビク・エナジーから提供されました。^[14]

これらの資金源には、助成契約番号764760および764810に基づく欧州連合のホライズン2020研究イノベーションプログラムが含まれます。欧州委員会はCarbFix（EC協調行動283148）、Min-GRO（MC-RTN-35488）、Delta-Min（PITN-GA-2008-215360）、およびCO ₂ -REACT（ECプロジェクト317235）プロジェクトを通じて資金を提供しています。北欧基金11029-NORDICCS、SRGおよびレイキャビク・エナジーへのアイスランドGEORG地熱研究基金（09-02-001）、および米国エネルギー省（助成番号DE-FE0004847）も資金を提供しています。

_{コストはCO21}トンあたり約25ドルです。^[17]

ヘトリシェイジ地熱発電所からの地熱流体の還元は、2011年9月にフスムリ還元フィールドで開始されました。還元サイトの試運転により、近隣のコミュニティで感じられるほどの大きな誘発地震が発生しました。^{[18] [19]}この問題は、注入率の調整など、このリスクを最小限に抑えるための予防措置を講じる新しいワークフローを導入することで対処されました。^[20]このワークフローの実装により、この地域でのマグニチュード2を超える年間地震回数は、2011年の96回から2018年の1回に減少しました。^[21]これは満足のいく結果と考えられ、現在の運用が規制の範囲内であることを示しています。

カーブフィックスは、2014年4月にヘトリシェイジ地熱発電所から回収され、同発電所のタービンから出る凝縮水に溶解したCO2を、フスムリ還元フィールドの既存の還元井の1つに_{注入し始めた。} ^[22] _CO2の注入開始後、地震活動の増加は見られなかったことから、凝縮水に溶解した_CO2の注入によって地震活動が誘発されるわけではないことが示唆される。^[23]

カーブフィックスは現在アイスランドで4カ所の注入場を運営しており、CO2の点源から回収したCO2 _、回収_して注入場に輸送したCO2、直接空気回収（DAC）技術を使用して大気から直接回収したCO2_の注入に重点を置いています。_[ ^24]

_CO2の点源捕捉と鉱物貯留

カーボフィックスは2014年6月以来、ヘトリシェイジ地熱発電所から_{二酸化炭素}と硫化水素（H _{2 S）を回収し、注入している。地熱ガスは、特別に設計された洗浄塔で発電所のタービンからの凝縮水に溶解され、地下750メートルの玄武岩に注入される。} ^{[5] [25]}現在、発電所の排出物のH ₂ Sの約68％とCO ₂の34％が回収され、注入されており、これは年間約12,000トンのCO ₂と約5,000トンのH ₂ Sに相当します。^[5]結果によると、注入されたCO ₂の60％以上が注入後4か月以内に鉱化され、注入されたH ₂ Sの85％以上が注入後4か月以内に鉱化されました。^[26]

カーブフィックスは現在、EUイノベーション基金のシルバーストーンプロジェクトを通じてヘトリスヘイジ地熱発電所の操業拡大に取り組んでおり、発電所の排出物から95％以上のCO2と99％以上のH2Sを回収することで、2025年から地熱発電の生産をほぼゼロにすることを目指しています_。これ_は、年間最大4万トンの_CO2と最大1万2千トンのH2S_に相当します。 ^[27]

カーブフィックスは、2023年初頭から、ヨーロッパホライズン2020の資金提供を受けたGECOプロジェクトの一環として、アイスランド南西部のネシャヴェトリル地熱発電所からCO2とH2Sを回収して注入し始めました。_[ 28 _]^{ヘトリシェイジ}地熱発電所と同じアプローチが使用されていますが、洗浄塔の回収効率が最適化されています。ガスは発電所のタービンからの凝縮水に溶解され、900メートル下の玄武岩質地下に注入されます。^[29]

直接空気回収技術を用いて大気から回収した_CO2の注入と鉱物貯蔵

_{大気から回収したCO2}の世界初の注入は、2017年にアイスランド南西部のヘトリスヘイジで、ヨーロッパH2020の資金提供を受けたプロジェクトCarbFix2の一環として実施されました。CO2は、_スイスのグリーンテクノロジー企業クライムワークスが開発した直接空気回収（DAC）ユニットを使用して回収されました。その後、CO2は_水に溶解され、玄武岩の地下に注入されました。^{[30] [31]}

2021年、クライムワークスとカーブフィックスの協力により、世界初の商業用DACと貯留プラントを組み合わせたオルカがヘトリスヘイジで稼働しました。このプラントは大気から直接最大3,600トンの_CO2を回収し、玄武岩に注入して永久に鉱物を貯蔵する能力を備えています。 ^[32]

2024年にクライムワークスとカーブフィックスはマンモスDACプラントの稼働を開始する予定で、年間最大36,000トンの鉱石を採取する能力があり、ヘトリスヘイジの地熱公園の玄武岩に注入され、永久的に鉱物を貯蔵することになる。^{[33] [34]}

CO2回収、輸送、_貯蔵

_CO2の国境を越えた輸送は、2022年8月にDemoUpCarmaプロジェクトの一環として初めて実証されました。^[35]このプロジェクトは、スイス連邦省の資金提供を受け、ETHが主導しました。^{[36] [37]} CO2_は、スイスのベルンにあるバイオガスアップグレードプラントから回収され、アイスランドに輸送され、ヘトリスヘイジサイトで最初に注入されました。DemoUpCarmaプロジェクトの現在の注入場所はアイスランドのヘルグヴィークにあり、R＆DプロジェクトCO2Seastoneの一環として、CO2が_海水と共注入されています。^[38]

2021年7月、カーブフィックスは、コダターミナルプロジェクトのためのEUイノベーション基金の1500万EUの助成金にノミネートされ、アイスランドの企業に与えられた研究助成金としては史上最大規模となった。^{[39] [40]}

コーダターミナルはアイスランド南西部のシュトラウムスヴィークに建設され、アイスランド初の国境を越えた炭素輸送・貯蔵拠点となる。CO₂は北ヨーロッパの工業地帯、特に削減困難なセクターで回収され、ターミナルに輸送され、陸上のタンクに積み込まれて一時貯蔵される。その後、CO₂は近くの注入井のネットワークに送り込まれ、玄武岩の岩盤に注入される際に水に溶解される。この事業は段階的に拡大され、2031年からは年間300万トンのCO₂に達する予定である。^[41]

• Carbfix.com – プロジェクトのウェブサイト
• ブラバント、マルコム（2016年8月23日）。「気候変動と戦うために、科学者たちは二酸化炭素を岩に変えている」。PBS NewsHour。WETA -TV。2022年7月18日閲覧。
• 気候変動と戦うために、科学者たちは二酸化炭素を岩石に変えている。YouTube で公開、2016 年 8 月 23 日PBS NewsHour