– Dette er nærmest en slags air condition for naturen

Hellisheiði, Island: Dette karbonnegative kretsløpet er nesten for godt til å være sant. Det vekker da også oppsikt verden over. Men det er en hake ved denne klimavennlige prosessen – det foregår i veldig liten skala. Foreløpig. Og derfor er det også kostbart.

Men planene for at DAC + S (Direct Air Capture and Storage) skal få en global betydning, er klare.

Den ettermiddagen vi lander på Keflavik, er det sjeldent vindstille og sol. Dagen etter henger skyene mørke og tunge over Reykjavik.

Etter en knapp times kjøretur kommer vi til et av Islands høyeste områder, Hellisheiði. Her ligger Orca, verdens første kommersielle DAC-anlegg, som eies av det sveitsiske selskapet Climeworks. Vinden er isende kald, og viftene i fangstanlegget går for fullt. Dette området ligger et par timers kjøretur fra Grindavik, som har vært evakuert på grunn av tusenvis av jordskjelv de siste ukene.

Kapasiteten på dette anlegget, som sto ferdig høsten 2021, er 4000 tonn i året om alt fungerer. Det gjorde det ikke i fjor vinter. Uvær med snø og is som satte seg fast i filtreringskammeret, førte til perioder med stans i karbonfangsten. Nå skiftes noen av kamrene ut for å stå imot vinterens uvær.

– Vi lærer underveis, og vi klarer i dag å fange ca. 90 prosent av den CO₂ fra luft vi trekker inn. Ved å blande gassen med vann får vi renset bort mineraler før den injiseres i undergrunnen. Vi klarer å rengjøre den ca. 95 prosent i dag, men Carbfix, som står for lagringsteknologien, ønsker så nær opp til 100 prosent som mulig, forteller Bryndis Nielsen.

Hun er partner i kommunikasjonsbyrået Athygli, men jobber nærmest på full tid for Climeworks, som har sin administrative ledelse i Zürich. Nesten ukentlig får de besøk av internasjonale medier eller teknologiselskaper som vil se Orca-prosjektet.

Da TU besøker anlegget, er et filmteam der for å lage en dokumentar til COP28 – FNs klimakonferanse som ble arrangert i Dubai fra 30. november og fram til 12. desember.

Bygger Mammoth

– Island vil tilby lagring av CO₂ fra Europa. Prosjekteringen av terminalen Coda i Straumsvik, hvor man skal ta imot skipslaster med klimagass, er i full gang. Vi har nærmest uendelig med lagringsmuligheter i undergrunnen. De vulkanske bergartene, primært basalt, har små hull og sprekker som kan fylles. Det blir sagt at vi har plass til å lagre praktisk talt all CO₂ som i dag slippes ut på verdensbasis, sier Nielsen.

Nå bygger Climeworks et nesten ti ganger så stort anlegg noen hundre meter fra Orca. Det har fått navnet Mammoth og skal fange 36.000 tonn CO₂ i året. Vi slipper ikke inn på anleggsområdet, og foreløpig ser heller ikke anlegget veldig stort ut, siden de høye og massive vifteanleggene mangler.

På årets Zero-konferanse snakket vi med selskapets klimapolitiske direktør, Christoph Beuttler, som var invitert for å fortelle om teknologien og erfaringene så langt.

– Dette er nærmest en slags air condition for naturen. Vi bidrar til å kjøle ned kloden gjennom fangst av CO₂ ved hjelp av fornybar energi. På Island kan vi utnytte geotermisk varme, men vi kan også bruke solenergi, vindkraft eller overskuddsvarme fra industri, sier Beuttler.

Grunnlaget for Climeworks var doktorgradsarbeidet til de to gründerne Christoph Gebald og Jan Wurzbacher. De startet i 2009 og har nå realisert til sammen 15 anlegg, men noen av disse var piloter som er avviklet.

Det finnes ulike varianter av fangstteknologien, men i Orca på Island er filtrene basert på aminer. CO₂ samles inn i kamrene og fester seg til filteret. Når det er fylt opp, stenges kammeret, slik at gassen holdes i et vakuum.

– Da varmes kammeret opp til ca. 100 ℃ med vann, slik at 99 prosent av gassen slippes løs fra filteret. Den blir så ført inn i prosessanlegget hvor den samles i ballonger. Deretter vil den gå i rør til en ny prosess i regi av Carbfix. Selskapet har utviklet en teknologi hvor de blander CO₂ med vann før de sender den ned i en over 2000 meter dyp brønn. I løpet av ca. to år blir karbongassen til stein, forteller Beuttler.

Krever mye energi

På spørsmål om hvor mye energi dette krever, svarer Beuttler at man for andre generasjon av anleggene har et estimat på at anleggene vil kreve 2000 kWh per tonn fanget CO₂, fordelt på 1600 kWh til oppvarming og 400 kWh strøm for å drifte vifter og prosessanlegg. Energiforbruket er høyere på pilotanlegget Orca, innrømmer Beuttler, men vil ikke oppgi noen tall.

– Ved vårt forskningssenter i Zürich jobber vi hele tiden for å øke effektiviteten, sier han.

Investeringskostnadene for Orca-anlegget ligger rundt 12 til 15 millioner sveitsiske franc, det vil si 150 til 185 millioner kroner.

Investeringene pågår fortsatt. Da TU er på besøk, står et nytt og forbedret filterkammer klart til å monteres. Vi får ikke lov til å ta bilder av det.

Ifølge Beuttler ønsker selskapet å skalere opp DACS-teknologien i stadig større anlegg som gjør det mulig å fange minst et megatonn CO₂ i 2030 og et gigatonn innen 2050.

– Opptrapping av fornybar energi-produksjon er avgjørende for både å erstatte fossilt brensel og skalere karbonfjerning. Vi forventer et energibehov på 1500 TWh for å klare en DAC-kapasitet på et gigatonn. Det tilsvarer 5 til 8 prosent av forventet ny fornybar energi innen 2050, sier talskvinne Judith Hebekeuser i Climeworks til TU.

Teknologien vil bli kraftig effektivisert med Mammoth-anlegget. Carbfix har designet absorpsjonstårn som sørger for at den fangede klimagassen blandes med vann og dermed kan gå direkte til lagring i to nyborede injeksjonsbrønner. Ved dagens Orca-anlegg leverer Climeworks CO₂ i gassform, som sendes i en rørledning til en brønn et par kilometer fra anlegget, der gassen injiseres med vann.

Selskapet ønsker ikke å røpe noe om nøkkelkomponentene i teknologien siden det nå har kommet et par konkurrenter på banen. Beuttler nevner blant annet et kanadisk selskap som bygger et anlegg i Texas for å fange 500.000 tonn CO₂ per år.

– De bruker en helt annen teknologi med væskesorbent, mens vi bruker en fast sorbent. Men det er flere selskaper som ønsker å satse på DAC, også i Norge hvor Greencap Solutions er i gang med et prosjekt for å anvende CO₂-fangsten i drivhus, sier Beuttler.

Planer i Norge

Beuttler bekrefter overfor TU at de har sett på aktuelle steder i Norge som kan egne seg for å bygge et DAC-anlegg, men at de er avhengig av insentiver for å investere.

– Vi har vært i kontakt med Miljødirektoratet og hørt at det kan være planer om å innføre insentiver for CDR. Vi har hørt ulike beløp på støtteordningene, fra 180 til 500 dollar per tonn fanget CO₂, sier Beuttler.

I 2017 åpnet Climeworks verdens første DAC-anlegg i tilknytning til et stort gartneri i Hinwil utenfor Zürich. Her fanges CO₂ opp i 18 kjempestore «støvsugere» som trekker til seg ca. 900 tonn CO2 i året ved å utnytte overskuddsvarmen fra et avfallsanlegg. Et annet anlegg leverer CO₂ til en Coca-Cola-fabrikk.

– Vi forsker mye på hvordan vi kan anvende CO₂, for eksempel har vi demonstrert at vi kan lage flydrivstoff om vi blander det med grønt hydrogen. Det vil gi oss en mulighet til å fly klimanøytralt, men det er foreløpig bare i teorien siden energikostnadene for å produsere dette ennå er altfor høye.

Climeworks ser nå mer til USA enn Europa på grunn av økonomisk støtte til etablering gjennom Inflation Reduction Act (IRA). 35 milliarder kroner er øremerket av den amerikanske regjeringen under Regional Direct Air Capture Hubs-programmet. Climeworks, sammen med partnere, er lovet finansiering under denne investeringsrammen og planlegger tre store anlegg. Konkret dreier det seg om et hurtigprosjekt i Louisiana og to andre mer langsiktige prosjekter i Nord-Dakota og California. Hvert anlegg skal dimensjoneres for å fange en million tonn CO₂.

– Gjennom IRA og skattefradrag kan det se ut til at vi oppnå et insentiv på nærmere 2000 kroner per tonn, sier Beuttler.

CO₂ blir stein

Men tilbake til Island. Climeworks etablerte sitt pilotanlegg på Island på grunn av muligheten for å utnytte geotermisk kraft fra ON Power og lagring av CO₂ ved hjelp av Carbfix. Begge er datterselskaper av Reykjavik Energy.

I 2007 ble det etablert et samarbeid mellom Reykjavik Energy, universitetet på Island, universitetet i Toulouse og The Earth Institute ved Columbia University. Gjennom et EU-finansiert forskningsprosjekt klarte man å imitere og akselerere en naturlig prosess hvor CO₂ oppløst i vann reagerer med vulkanske bergarter, spesielt basalt. Det viste seg at injisert CO₂ blir mineralisert til fast karbon innen to år.

Angeliki Kapatza, geotermisk spesialist i Carbfix, sier til TU at selskapet siden 2014 har klart å lagre 12.000 tonn CO₂ årlig, samt 8500 tonn med hydrogensulfid – det meste av dette kommer fra ON Powers geotermiske produksjonsbrønner. Nå jobber selskapet med prosjekt «Silverstone» som alene vil sørge for at 10 prosent av Islands klimamål blir oppnådd i 2030:

– Vi har bare klart å fange 30-35 prosent av de samlede årlige CO₂-utslippene fra det geotermiske kraftverket, men nå skal vi bygge et nytt scrubberanlegg slik at vi fra 2025 kan ta hånd om 34.000 tonn årlig. Da klarer vi å ta hånd om 95 prosent av kraftverkets utslipp, sier Kapatza.

Climeworks har integrert teknologien til Carbfix i det nye anlegget Mammoth, som har kapasitet til å fange 36.000 tonn.

– Det krever mye varme og strøm for å få CO₂ løs fra filteret. Vi bruker store mengder vann som varmes opp til 100 °C. Hele prosessen vil koste fra 600 til 1000 euro per tonn, sier Kapatza.

Hun vil ikke si hvor mye Climeworks betaler til Carbfix for lagringsprosessen, men vi forstår at de får det atskillig billigere enn den reelle kostnaden fordi dette er en teknologipilot for begge selskaper.

Produksjonssjef Benedikt Kristján Magnússon i ON Power sier til TU at kraftverket de siste månedene har brukt elektriske boremaskiner for å lage nye produksjonsbrønner. Hver brønn koster 60-70 millioner kroner.

Fra brønnene produseres 1000 liter i sekundet med vann som distribueres til fjernvarmeanlegg i Reykjavik med en temperatur på ca. 85 °C. Damp med en temperatur på 300 °C driver turbiner med generatorer som produserer 303 MW elektrisitet til bedrifter og innbyggere i Reykjavik.

Coda Terminal

Carbfix, som er et datterselskap av ON Power, har en stor kommersiell plan. Selskapet er i gang med prosjektering av en terminal i Straumsvik på veien mellom Reykjavik og Keflavik. Coda Terminal skal ta imot spesialskip som kommer med nedkjølt, flytende CO₂ fra industrianlegg i Europa. Den vil bli mellomlagret i tanker før den blandes med vann og injiseres i 500 meter dype brønner. Den vannoppløste klimagassen, også kalt karbonsyre eller kullsyre, vil trenge inn i basalt og andre reaktive, vulkanske bergarter og bli mineralisert til kalsiumkarbonat innen to år.

– Vi vil starte kommersialiseringen med et skip som kan transportere 300.000 tonn til lagring i 2026-27. Dernest er målet å bruke fem skip og lagre tre millioner tonn i 2031. Det vil være mange tanker om bord på et skip og det er det danske selskapet, Dan-Unity CO₂, som skal stå for transporten, forteller Kapatza.

Hun har satt seg godt inn i Equinors planer om CO₂-frakt med Langskip og Northern Lights-prosjektet.

– Dere skal lagre CO₂ på den konvensjonelle måten i sandsteinslagene på norsk sokkel. Da må dere ha svært kostbare rørledninger og måleinstrumenter, og det vil kunne ta flere tusen år før den blir mineralisert. Vår metode er billigere, sikrere og vil ikke koste mer enn 25 til 27 euro per tonn. Om vi tar med transportkostnaden, vil vi trolig få en kostnad på 75 til 100 euro per injiserte tonn, sier Kapatza.

DNV tror på DAC

Både IEAs «World Energy Outlook» og DNVs siste rapport, «Pathway to Net Zero Emmisions», har oppjustert sine prognoser om DACS' potensial for å fjerne CO₂.

– Det er to grunner til det. Verden kommer ikke i mål uten at vi også fjerner CO₂ fra luft. Det andre er at det investeres mye i effektivisering av teknologien, spesielt i forbindelse med USAs IRA-pakke. For 30 år siden var det ingen som snakket om direktefangst av CO₂ fra lufta, men nå ser vi at dette er en umoden teknologi som kan utvikles, sier forskningsleder for energiomstilling i DNV, Sverre Alvik, til TU. I deres Net Zero-rapport beregner man at DACS kan bidra med å fjerne 1,6 milliarder tonn i 2050.

Climeworks har etablert sin egen finansieringsordning med navnet «Carbon Dioxide Removal-service». En rekke store selskaper som Microsoft, Accenture, J.P. Morgan, BCG, PWC, Audi og Ocado har kjøpt slike CDR-kontrakter for flere hundre millioner kroner. Da får de oppgitt et visst antall tonn med CO₂ som de kan trekke fra sitt eget klimaregnskap.

Også enkeltpersoner kan investere i en slik tjeneste ved at de på nettet kjøper for enten 30.000, 75.000 eller 300.000 kroner og blir en «Pionér». På selskapets nettsider kan investorene få oppdateringer på sitt eget klimaregnskap.

På spørsmål om dette er en bærekraftig modell, svarer fagansvarlig for industri i Zero, Anne-Marit Post-Melbye:

– Så lenge CO₂-fjerning kommer i tillegg til utslippskutt, mener vi dette er en svært interessant modell som både tiltrekker privat kapital og bygger et marked for CO₂-fjerning. Dette er viktig for å komme raskt i gang. Å fange og permanent lagre CO₂ fra luft er avgjørende for å nå klimamålene, men det er også kostnadskrevende. IEA viste nylig at vi internasjonalt må fange mellom 1,7 til 5 milliarder tonn CO₂ globalt innen midten av århundret for å begrense temperaturstigningen til 1,5 grader.

– Bidrar ikke dette bare til at store bedrifter med god økonomi kan kjøpe seg fradrag i sitt eget klimaregnskap, altså en form for grønnvasking?

– Det viktigste private selskaper kan gjøre er at de først kutter egne utslipp og så kjøper kreditter for utslipp som ikke kan kuttes i dag. Det er begrenset tilgang til kreditter som faktisk fjerner CO₂, og kombinasjonen av offentlig og privat kapital er avgjørende for å bygge ut slik produksjon, også i Norge. Vi ser at vår tilgang til CO₂-lager, spillvarme, kompetanse og kapital, gjør Norge til et attraktivt land. Derfor utfordrer vi også norske selskaper til å være med å bygge et marked for CO₂-fjerning ved å kjøpe kreditter – i tillegg til egne utslippskutt.

Godkjent av DNV

Det finske selskapet Puro.earth har utviklet en metodikk og forretningsmodell for selskaper som kan dokumentere at de faktisk fjerner mer CO₂ enn de slipper ut og som kan finansieres ved salg av CDR-sertifikater. Både Climeworks og Carbfix bruker «The Puro Standard» i sin markedsføring og salg av kreditter på det frivillige karbonmarkedet.

Climeworks selger sine CDR-tjenester på grunnlag av en sertifisering av norske DNV.

Seniorforsker Edwin Aalders opplyser til TU at DNV leverte sin sertifisering lille julaften 2020.

– Jeg vil om kort tid korrigere terminologien. Vi sertifiserte ikke, men validerte Orca-prosjektet og verifiserte utslippsreduksjonen. Validering innebærer at design og aktiviteter oppfyller Emission Reduction Standard, i dette tilfellet ISO 14064-2. Dette innebærer også at Climeworks må utvikle en metodikk for måling av alle sine utslipp i tillegg til å måle hvor mye CO₂ som fanges opp og lagres.

– Ser dere også på økonomien i prosjektet?

– Nei, ikke spesifikt, men vi har sett på strømfakturaer, ikke for å sjekke pris, men for å se hvor mye strøm som ble brukt, sier Aalders. Han sier at han ikke har lov til å oppgi strømforbruk uten godkjennelse fra selskapet.

Sintefs bærekraftsdirektør Nils A. Røkke karakteriserer i et intervju med Teknisk Ukeblad DACS som en nødvendig teknologi, mens professor Jan Martin Nordbotten ved Universitetet i Bergen sier at det er 40 ganger mer effektivt å lagre i Nordsjøen. Han mener at den islandske metoden ikke kan sammenlignes med metoden som skal brukes av Northern Lights og Wintershall DEA på norsk sokkel.

Denne saken ble først publisert i papirmagasinet Teknisk Ukeblad utgave 7/8 2023.