Mineraler og CO 2 -fangst

Like dokumenter
Mineralogisk binding av CO 2 Muligheter for kombinert verdiskaping og CO 2 -lagring

Seminar NTVA Teknologiforum 2012 Naturgass og norsk industri Trondheim 6. september Are Korneliussen 1, Richard Bialecki 2 og Ingar Walder 3

NGU Rapport Muligheter for verdiskaping ved CO 2 basert prosessering av mineralske råvarer: Egnede forekomster i Nordland.

CO 2 som innsatsfaktor i industriproduksjon

Med mineraler inn i framtiden. Fra tærekraftig til bærekraftig?

Perspektiv på ressursen i Naustdal og framtidig verdiskaping

Fra tærekraft til bærekraft Tom Heldal, NGU

Nye muligheter i gamle fjell. Norske mineralressurser i dag og i framtiden. Tom Heldal

MINERALPOTENSIALET I SØR-NORGE NGU-DAGEN Henrik Schiellerup med mange flere...

Verdier i norske fjell

YourExtreme - Norge 6.0

Energi og innovasjon - nye arbeidsplasser og verdiskapning. Erik Skjelbred

Utfordringer og muligheter i kommunene. Ny teknologi og foredling av kalkstein i Ibestad kommune

Per Arne Kyrkjeeide, Forsker, Teknova AS: Eyde Biokarbon. NCE Eyde - FoU Forum Elkem AS, Kristiansand

Ren energi fra jordens indre - fra varme kilder til konstruerte geotermiske system. Inga Berre Matematisk Institutt Universitetet i Bergen

Mineraler en offensiv satsing på fylkesnivå Innledning

Vann, ph, jord og jordanalyser. Norsk Landbruksrådgivning Viken v/ Torgeir Tajet

Verdiskapingspotensialet i Sunnfjord basert på rutil/eklogitt-forekomster

MINERALRESSURSER OG VERNEVERDIGE LOKALITETER I SOGN OG FJORDANE

Rensing av vann fra gruveområder

V A N N R E N S I N G. Tilgang til rent vann gjennom kjemisk felling.

Hvordan kan erfaringene med tiltak mot forurensede sedimenter komme mineralindustrien til nytte?

SINTEF Materialer og kjemi Mineralkompetanse

Kort innføring i fosforets jordkjemi. Professor Tore Krogstad, Institutt for miljøvitenskap, NMBU

Sjødeponi i Førdefjorden naturlige mineraler uten skadelige stoffer

Tverrfjellet Gruver rensing av gruvevann på naturens premisser

NGU Rapport XRD bestemmelse av fiber i Åheim dunitt

Teknologiutvikling - Norske muligheter og fortrinn

Petroleumsaktiviteten på norsk sokkel Hvor står vi i dag hvor kan vi være i morgen Veien videre slik KonKraft ser det

Kan flyveaske benyttes til å fange CO 2?

Dosering av jern og CO2 -ett mol vannkjemi og litt erfaringer

Mineralnæringens kunnskapsbehov i nordområdet Ross Wakelin Bodø 14 nov 2011

Oppsummering og vurdering av teknologier rundt CO 2 -fjerning

LOs prioriteringer på energi og klima

V A N N R E N S I N G. Tilgang til rent vann gjennom kjemisk felling.

Energi- og miljøteknologi på IFE

Forutsetninger for økt bruk av naturgass til industrielle formål. Torbjørn Jørgensen Industri Vekst Mosjøen AS

Teknologiutvikling og energieffektivisering

Bruk av vannglass som korrosjonsinhibitor

Luft og luftforurensning

FORBRENNINGSANLEGG I BRENSEL OG UTSLIPP

Natur og univers 3 Lærerens bok

Mineraler i Nordland verdisetting og arealfesting av forekomster

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Energi 21 CO2 håndtering hva og hvordan

Bygger bro fra idé til marked

Fremtidens energikilder

FAGDAG MASSETAK. Planlegging og forvaltning i Hedmark. Lars Libach 29. Januar 2015

Velkommen til WORKSHOP

Hvordan kan norsk bergindustri bli best på bærekraft? Elisabeth Gammelsæter generalsekretær Norsk Bergindustri NGU-dagene, 7.

Geologisk kompetanse ved UiT et grunnleggende ledd i verdikjeden av norske mineraler v/ Steffen G. Bergh

Norsk industri - potensial for energieffektivisering

Energi Nasjonale prioriteringer for energiforskningen. Trond Moengen, Energi21 GeoEnergi - CMR i Bergen 8.

GRÅ betong kan også være GRØNN

Karbonatforekomster. Norge har store ressurser som en bør ha kunnskap om mht ressursforvaltning og framtidige muligheter

Fosfor - en utfordring i fiskeoppdrett Et TVERR-forsk prosjekt

Franzefoss Minerals skal være ledende innen kalk og dolomitt

«Energiewende vil få betydning for Norge og norske rammebe8ngelser.»

Presentasjon på NFRs Workshop 30. mai 2012 Jan Bråten E N E R G I U T V A L G E T 1

Vannkraft i lavutslippssamfunnet. Audun Rosland, Energidagene, 17. oktober 2014

Om brenselceller, gassturbiner og CO 2. -fangst Eksempel på et forskningsprosjekt

CO 2 to Bio. CO 2 som en ressurs for dyrking av nytt bioråstoff

OPTIMAP Optimal, trygg og kvalitetsbevarende emballering av sjømat og kjøtt pakket i modifisert atmosfære

NUSSIR VIL STARTE KOBBERUTVINNING I KVALSUND

Ved er en av de eldste formene for bioenergi. Ved hogges fortsatt i skogen og blir brent for å gi varme rundt om i verden.

Lærer, supplerende informasjon og fasit Energi- og klimaoppdraget Antilantis

GeoNor Betydning av et nasjonalt FoU program - For Sibelco Nordic. Hilde B. Nordvik

Verdiskapning og Miljø hånd i hånd

UNIVERSITETET I OSLO

CLIMIT. akselerere kommersialisering av CO 2 -håndtering gjennom økonomisk stimulering av forskning, utvikling og demonstrasjon

Produksjon av avanserte miljøvennlige biokjemikalier fra bærekraftige råvarer - nytten av LCA/EPD v/ HMS-sjef Borregaard Kjersti Garseg Gyllensten

Mo Industripark GRØNN INDUSTRIPARK I VERDENSKLASSE. Jan I. Gabor. Markedsdirektør

Anvendt Prosessteknologi

Perspektiver for fremtiden Bård Dagestad og Ron Boyd

Industristrategi for Nordland

Kraftgjenvinning fra industriell røykgass

ELKEM TANA. Erfaringer og fremtidsplaner for vår gruvevirksomhet i Tana. Skaidi 27. Mai 2019 Rune Martinussen

12. mai Emneord: Fagrapport Ilmenitt Apatitt. Industrimineraler Vanadium Magnetitt. Mineralforekomst

KALENDER. Nyttige mineraler

Rapporten bagatelliserer alvorlig miljøproblem

INDUSTRIMELDING OG VEIKART. ICG, 31. mai 2017

Selvutslettende betongankre

Energiprogrammet. Norwegian Clean Energy Cluster. Energirike konferansen Energiprogrammet «Norwegian Clean Energy Cluster»

OPS/Norenvi. Bruken av passivt vannbehandligssystemer for behandling av sigevann fra deponier, og forslag til alternativ bruk av deponier.

Industriutvikling for fremtiden. Karsten Nestvold Direktør Innovasjon Norge Nordland

Hvordan nå 15 % med basis i forbruker behov?

KVARTS FOR HIGH-TECH INDUSTRIEN

Ny behandlingsmetode av farlig avfall med CO 2 -rik røykgass

Verdiskaping knyttet til nye teknologier. Energiutvalget - Workshop Gardermoen 9. november 2011

DEL 1: Flervalgsoppgaver (Multiple Choice)

Karbonfangst og lagring fra energigjenvinning av restavfall i Oslo. Pål Mikkelsen Direktør CCS, Fortum Oslo Varme

Kartbilag: Prosjektnr.:

HØRINGS NOTAT NOU 2006:18 ET KLIMAVENNLIG NORGE MILJØVERNDEPARTEMENTET, POSTBOKS 8013 DEP, 0030 OSLO.

Avgangsforbedring og avgangsminimalisering

Jobben som gjøres i Norge. Tom Heldal med flere, NGU

Ressurssituasjonen i regionen

Utvikling av hhb Helgeland historien om et forskningsløft. Professor Roger Sørheim

Korrosjonskontroll ved bruk av fellingsanlegg og Moldeprosessen spesielt

Landbrukets klimautfordringer

Utviklingen i nordområdene, ny nordområdemelding, og energibransjens muligheter

Transkript:

NGU-dagen 2014 Trondheim 6-7. februar 2014 Mineraler og CO 2 -fangst Are Korneliussen 1, Ingar Walder 2 og Richard 3 Bialecki 1 Norges geologiske undersøkelse, tlf. 73904000/92016204 are.korneliussen@ngu.no 2 Kjeøy Research and Education Center, tlf 99640304, IFWalder@kjeoy.no 3 Konsulent, London, e-pulse@dircon.co.uk

EN NATURENS MEKANISME FOR HÅNDTERING AV ATMOSFÆRISK CO 2 Dannelse av kalkstein via forvitring/erosjon H 2 O CO 2 FORVITRING/EROSJON Dekomponering/forvitring av bergarter Ca 2+ + 2HCO 3 - Ca (Mg,Fe) fra berggrunnen danner sammen med CO 2 fra lufta kalsium bikarbonat Ca(HCO 3 ) 2 som er løselig i vann (egentlig Ca 2+ + 2HCO 3- ) TRANSPORT som bikarbonat med grunnvann og elver mot havet 50 % returneres MINUS det som bindes i biologisk materiale UTFELLING som karbonat (ved endret ph) Ca 2+ + 2HCO - 3 CaCO 3 ( sediment) + CO 2 Biologiske prosesser er viktige for å binde CO 2 Rolla i Troms Ca 2+ + 2HCO - 3 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Karbonat Kalkstein Geologiske prosesser Svært store mengder CO 2 er lagret som karbonat i berggrunnen i visse deler av landet 500-600 millioner år gammel kalkstein (marmor)

NATURLIGE PROSESSER tar tusener av år Det bør kunne la seg gjøre å akselerere naturens prosesser for CO 2 -fangst H 2 O CO 2 En rekke forslag mht å øke naturens CO 2 -fangst Industrialisere forvitringsprosessen, industriell dekomponering av egnede bergarter og reaksjonsproduktene spres i havet; suger til seg CO 2 fra havvannet; vil etter hvert føre til karbonatdannelse på havbunnen. En variant av dette er å spre olivin langs strender (Schuiling & de Boer 2011); olivin forvitrer, frigjør mineralske komponenter som binder seg med CO 2 og danner karbonat. Er testet på strender i Nederland. Algeproduksjon (mange muligheter). Flere av løsninger vil innvirker på biologiske prosesser i havet, med mulighet for utilsiktede bivirkninger. Div. mineralogisk materiale Gruvedrift CO 2 CO 2 CO 2 Karbonat

En annen mulighet er INDUSTRIELL fangst av CO 2 Kontrollert deponering av CO 2 -holdig mineralogisk materiale integrert med produksjon av verdifulle mineralske produkter Må være industrielt attraktivt Krav om lønnsomhet Prosessen må være rask Salg av produkter CO 2 -håndteringen Samlede utgifter INNTEKTER UTGIFTER FORTJENESTE Verdifulle produkter Industrielle prosesser Kontrollert deponering av CO 2 holdig mineralogisk materiale

BETYDELIG POTENSIAL FOR VERDISKAPING VED INTEGRERTE INDUSTRIELLE LØSNINGER Konvensjonell prosessindustri Produserer CO 2 som avfall Gass, kull, elektrisk kraft (vannkraft) Mineraler VERDIFULLE PRODUKTER Verdiskaping PROSESSINDUSTRI CO 2 -basert Konvensjonell CO 2 GRUVEDRIFT CO 2 F. eks. Jernmalm: Fe 3 O 4. (magnetitt) Fe 3 O 4 + C Fe + CO 2 Olivin + CO 2 Karbonat + verdifulle produkter VERDIFULLE PRODUKTER KREVER NYE LØSNINGER HOVEDTEMA I DETTE FOREDRAGET Mineraler fra gruvedrift CO 2 - og mineralbasert prosessindustri CO 2 holdig mineralogisk materiale for deponi

KREC Kjeøy Research and Education Center (KREC) Et nedlagt fiskemottak, ombygget mht diverse geologisk forskning, Vestbygd i Lødingen kommune, www.kjeoy.no Dr. Ingar Walder PhD i geokjemi fra New Mexico Tech (USA). KJEØY Laboratorieeksperimenter 2010-2011 Kjeøy Lofoten Dr. Richard Bialecki PhD i fysikk fra Imperial Collage London, nå konsulent (London) Har testet idekonsept for oppløsning av mineraler i karbonsyre ved atmosfærisk trykk og temperatur Prosjekt 2010-2011 Støttet av Nordland fylkeskommune, Innovasjon Norge og NGU

H 2 O + CO 2 1. OPPLØSNING 2. UTFELLING OG SEPARASJON.. MINERAL - Karbonsyre - ph 4.0-4.5 - T 15-20 o C (1) Oppløsning av olivin i karbonsyre Få så mye som mulig av bestanddelene i løsning Binde CO 2 som bikarbonat (vannløselig) (Mg,Fe,Ni) 2 SiO 4 (olivin) + CO 2 + H 2 O Mg - + Fe - + Ni - + OH - + H 4 SiO 4 + HCO 3 - (bikarbonat) (2 ) Utfelling av mineralogiske bestanddeler, binding av CO 2 mineralogisk som karbonat, og anrikning av verdifulle komponenter til salgbare produkter Mg - + Fe - + OH - + Ni - + H 4 SiO 4 + HCO 3 - (Mg,Fe)CO 3 (karbonat) + SiO 2 + Ni + H 2 O (vann) CO 2 bundet som stabilt mineralogisk materiale Kontrollert deponering Verdifulle produkter for salg

H 2 O + CO 2 1. OPPLØSNING 2. UTFELLING OG SEPARASJON.. MINERAL - Karbonsyre - ph 4.0-4.5 - T 15-20 o C Mg, Fe, Ni I PRAKSIS Mg, Fe og Ni går i løsning SiO 2 anrikes i kornoverflaten og danner et impermeabelt lag som stopper den videre reaksjonen DEN IMPERMEABLE RANDSONEN MÅ FJERNES LIKE FORT SOM DEN DANNES Olivin (Mg,Fe,Ni) 2 SiO 4 SiO 2 (silika) anriket omvandlingssone FE-SEM bilde (McKelvy et al. 2003)

ENERGI-PULS TEKNOLOGI ER NØKKELEN TIL Å FÅ OPPLØSNINGEN AV MINERALER I KARBONSYRE TIL Å SKJE RASKT VED ATMOSFÆRISKE BETINGELSER

. Grunnprinsipp Utnytte den kjemiske prosessens evne til å reagere raskt ved å tilføre EKSTREMT KRAFTIG PULSERT ENERGI Energiintensitet PULSERT energitilførsel Denne teknologien kan benyttes for: (1) Knusing av stein mht effektiv friknusing av mineralene (ikke tema i dette foredraget) (2) Oppnå rask oppløsning av mineraler i karbonsyre DETTE FOREDRAGET. KONVENSJONELL mekanisk energitilførsel Tid

Bruk av ekstremt kraftige energi pulser (ekstremt kraftig ultralyd) for omrøring og abrasjon Kontinuerlig abrasjon av mineralkornene fjerner impermeabelt SiO 2 -anriket reaksjonsmateriale slik at frisk olivin kommer i kontakt med karbonsyre og oppløsningsprosessen fortsetter Olivin (Mg,Fe) 2 SiO 4. i vandig løsning (karbonsyre) Vann er et ypperlig medium for pulsert energi - Karbonsyre - ph 4.0-4.5 - T 15-20 o C

H 2 O + CO 2 1. OPPLØSNING 2. UTFELLING OG SEPARASJON.. MINERAL Nærbilde av kjemisk utfelte mineralpartikler som svever rundt i vannet Foto tatt i motlys gjør at hvite partikler blir mørke Mineralpartikler på bunnen av beholderen etter utfelling

H 2 O + CO 2 1. OPPLØSNING 2. UTFELLING OG SEPARASJON.. MINERAL Delvis omvandlet olivinkorn Reaksjonsprodukter (grå) innstøpt i epoxy (sort) Video Olivin Randsone med omvandlet mineralogisk materiale

Olivin (Mg,Fe,Ca,Ni) 2 Si 4 Ekstremt finkornet mineralogisk materiale (reaksjonsprodukter, grå farge) innstøpt i epoxy (sort) Oppsprekking i randen av olivinkorn Inneholder SiO 2, MgCO 3 o.a. Olivinkorn 0.01 mm (10 µm)

Det enkleste først Kalkspatmarmor 80-90 % verdifull kalkspat (CaCO 3 ) 10-20 % andre mineraler Verdi skaping Renset karbonat produkt Gruve produksjon

Kvarts Kalkspatmarmor Grafitt Kalkspat Inneslutninger av andre mineraler i kalkspat; disse må fjernes for å skape et verdifullt kalkspat produkt. Kalkspat kan løses i karbonsyre mens de øvrige mineralene ikke løses. Gir mulighet for selektiv oppløsning av kalkspat og utfelling som et renset produkt. Produkt H 2 O + CO 2 Kalkspat 1. OPPLØSNING 2. UTFELLING OG SEPARASJON.. Kalkspatmarmor

Selektiv oppløsning av kalsiumkarbonat og utfelling som et renset produkt CO 2 er i dette tilfellet kun reagens i en tenkt industriell prosess Ingen CO 2 nettoeffekt Metoden bør kunne gi grunnlag for ny industriell utvikling Svært store mineralressurser; en rekke kjente forekomster kan være egnet Verdien av renset kalsiumkarbonat INNTEKTER UTGIFTER FORTJENESTE CO 2 fra industriell kilde CO 2 CO 2 Verdifullt produkt av renset kalkspat (PCC) Kalkspatmarmor fra gruvedrift Selektiv oppløsning av kalkspat i karbonsyre Utfelling som høyrent produkt Relativt lite mineralogisk materiale for deponi

Når formålet er å binde mest mulig CO 2

Når formålet er å binde mest mulig CO 2 Mineralet OLIVIN (bergarten dunitt; andre bergarter er også aktuelle) 1000 kg olivin kan binde ca. 400 kg CO 2 CO 2 + (Mg,Fe,Ni) 2 SiO 4 (olivin) (Mg,Fe)CO 3 (karbonat) + SiO 2 + Ni Svært store mineralressurser; en rekke kjente forekomster kan være egnet. Verdien av mineralproduktene Verdien av CO 2 -håndteringen INNTEKTER FORTJENESTE CO 2 fra industriell kilde CO 2 UTGIFTER VERDIFULLE PRODUKTER Olivin fra gruvedrift Industriell prosess for oppløsning av olivin i karbonsyre Relativt mye mineralogisk materiale for deponi CO 2 holdig mineralogisk materiale Annet ikke salgbart mineralogisk materiale

Metodikken kan videreutvikles mht en rekke typer av mineralske ressurser Kalkspatmarmor FELLES BASIS TEKNOLOGI Olivin /ultramafiske bergarter Felles basisteknologi Ulike tilpasninger for ulike mineraler og bergarter Anortositt Andre bergarter

Behov for TEKNOLOGIUTVIKLING Mht mineralogisk CO 2 -håndtering basert på karbonsyreoppløsning av visse bergarter og mineraler Kostnadsnivået må ned DAGENES NIVÅ i utviklingen NØDVENDIG VIDERE UTVIKLING Teknologisk mulig men ikke lønnsomt Indikativ nivå for industriell gjennomførbarhet INDUSTRIELT REALISERBAR Ikke teknologisk mulig FoU-innsatsen må økes

OPPSUMMERING av noen ulike potensielle metoder for mineralogisk CO 2 -fangst Industrielt, kombinert med produksjon av verdifulle produkter og kontrollert deponering av CO 2 -holdig mineralogisk materiale. Vil neppe kunne få signifikant betydning mht globalt CO 2 -regnskap, men kan gi stor industriell verdiskaping. Salg av produkter CO 2 -håndteringen Samlede utgifter INNTEKTER UTGIFTER FORTJENESTE "Supergreen" energiproduksjon; utvinne varme ved oppløsning av olivin (eksotermisk reaksjon) som del av prosessen med industriell mineralogisk CO 2 -fangst. Ulike former for geo-engineering ; i dette tilfellet tiltak som benytter naturens egne prosesser; egnet mineralogisk materiale tilføres havet og binder etter hvert CO 2 fra havvannet, og ender etter hvert opp som stabilt karbonat på havbunnen. Påvirker biologiske prosesser STORT FOU-BEHOV

VISJON 100 Integrert mineralbasert industriell utvikling med mineralogisk CO 2 -håndtering FABELAKTIGE MULIGHETER FOR CO 2 -MINERAL VERDISKAPING Har tilstrekkelige mineralressurser En rekke egnede mineralske råvarer er tilgjengelig fra gruver i produksjon og fra kjente forekomster som enda ikke er i drift Har tilstrekkelige energiressurser Vannkraft, gass/lng, kull Har i hovedsak tilstrekkelig teknologisk og industriell kompetanse Behov for koordinert utvikling STØRSTE UTFORDRINGER SAMFUNNSAKSEPT og behov for insentiver rettet mot denne type industriell utvikling TEKNOLOGI, PROSESSUTVIKLING Utvikle miljøakseptable DEPONERINGSLØSNINGER for CO 2 -holdig mineralogisk materiale

VISJON 100. kan bli mulig, men krever Samfunnsaksept Langsiktig og helhetlig tenkning VERDI skaping El. kraft Kull Olje og Gass CO 2 Politiske grep PROSESS industri GRUVEDRIFT 2010 2020 2030 2040 Kontrollert deponering av CO 2 -mineraler (karbonater)