คาร์บฟิกซ์

Carbfixเป็นบริษัทสัญชาติไอซ์แลนด์ที่ก่อตั้งขึ้นในปี 2550 บริษัทได้พัฒนาแนวทางในการกักเก็บ CO2 อย่างถาวร_โดยการละลายในน้ำและฉีดเข้าไปใน หินบะ ซอลต์เมื่ออยู่ในใต้ดิน CO2 ที่ฉีดเข้าไป_จะทำปฏิกิริยากับหินต้นกำเนิด ก่อให้เกิดแร่คาร์บอเนตที่เสถียร จึงทำให้สามารถกักเก็บ CO2 ที่ฉีดเข้าไปได้อย่าง_ถาวร^{[ 1 ]}

_{ในปี 2012 มีการฉีด CO2}ประมาณ 200 ตันเข้าไปในหินบะซอลต์ใต้พื้นดินในการทดลองนำร่องครั้งแรกในไอซ์แลนด์ตะวันตกเฉียงใต้ ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในปี 2016 แสดงให้เห็นว่า 95% ของ CO2 ที่ฉีดเข้าไปนั้น_{แข็งตัว}เป็นแคลไซต์ภายใน 2 ปี โดยใช้น้ำ 25 ตันต่อ CO2 1 ตัน[ ₂ ^{] [ 3 ] [ 4 ]ตั้งแต่ปี} 2014 เทคโนโลยีนี้ได้ถูกนำไปใช้กับการปล่อยมลพิษของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Hellisheiði โดยมีการดักจับ H2S _และ CO2 _ร่วมกันจากกระแสการปล่อยมลพิษของโรงไฟฟ้า และจัดเก็บอย่างถาวรและปลอดภัยผ่านการทำให้เป็นแร่ธาตุคาร์บอนในแหล่งกำเนิด ณ จุดฉีดกลับ Húsmúli ^{[ 5 ]}กระบวนการนี้สามารถดักจับ การปล่อย _ก๊าซ CO2 ได้ประมาณหนึ่งในสาม (12,000 ตัน CO2 _/ปี) และการปล่อยก๊าซ H2S ได้ 60% ₍ 6,000 ตัน_H2S /ปี) จากโรงไฟฟ้า โครงการซิลเวอร์สโตนมีเป้าหมายที่จะติดตั้งระบบดักจับ ฉีด และกักเก็บ CO2 ด้วยแร่ธาตุแบบเต็มรูปแบบที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพเฮลลิเชอิดี_{ตั้งแต่}ปี 2025 เป็นต้นไป^{[ 6 ]}

ปัจจุบัน Carbfix ดำเนินงานสถานีฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 4 แห่งในไอซ์แลนด์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Hellisheiði ได้แก่ โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Nesjavellir โรงงานดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศโดยตรง Orca ใกล้กับ Hellisheiði และภายในโครงการ CO2 _Seastoneใน Helguvík (ดูบท "สถานะปัจจุบัน")

Carbfix ก่อตั้งขึ้นโดยประธานาธิบดีไอซ์แลนด์ในขณะนั้น ดร. Ólafur Ragnar Grímsson , Einar Gunnlaugsson จาก Reykjavík Energy, Wallace S. Broeckerจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย, Eric H. Oelkers จาก CNRS Toulouse (ฝรั่งเศส) และ Sigurður Reynir Gíslason จากมหาวิทยาลัยไอซ์แลนด์ เพื่อจำกัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในไอซ์แลนด์^{[ 7 ]} Reykjavik Energy เป็นผู้จัดหาเงินทุนเริ่มต้นสำหรับ Carbfix และได้รับการสนับสนุนเงินทุนเพิ่มเติมจากคณะกรรมาธิการยุโรปและกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา นอกเหนือจากการค้นหาวิธีการใหม่สำหรับการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างถาวรแล้ว วัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งของโครงการคือการฝึกอบรมนักวิทยาศาสตร์^{[ 8 ]}

_{ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 )}ที่ถูกดักจับจะละลายในน้ำ ไม่ว่าจะก่อนหรือระหว่างการฉีดเข้าไปใน ชั้นหิน ที่มีแร่แมกมาหรืออัลตราแมกมาเช่น หินบะซอลต์ การละลายของ CO2 _ในน้ำสามารถแสดงได้ดังนี้:

CO ₂ (ก.) + H ₂ O(ลิตร) ⇌ H ₂ CO ₃ (aq)

↔ H ₃ O ⁺ (aq) + HCO ₃ ^- (aq)

↔ 2H ₃ O ⁺ (aq) + CO ₃ ^2- (aq)

โดยการละลาย CO2 ในน้ำจะทำให้เกิดการดักจับการละลายในทันที ซึ่งเป็นกลไกการดักจับ CO2 ที่ปลอดภัยเป็นอันดับสอง_: [ ^{9 ] ไม่มี}ฟอง CO2 _อยู่ในน้ำที่มี CO2 _{อยู่ และน้ำที่มี CO2}อยู่นี้ยังมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำที่มีอยู่ในชั้นหิน ดังนั้นน้ำที่มี CO2 _อยู่จึงมีแนวโน้มที่จะจมลงมากกว่าที่จะเคลื่อนตัวขึ้นไปสู่ผิวน้ำ^{[ 10 ]}

น้ำที่มี CO2 นั้น_มีสภาพเป็นกรด โดยทั่วไปจะมีค่า pH อยู่ที่ 3-5 ขึ้นอยู่กับความดันย่อยของ CO2 _{องค์ประกอบ}ของน้ำ และอุณหภูมิของระบบ น้ำที่มี CO2 _จะทำปฏิกิริยากับหินใต้พื้นดินและละลายแคตไอออน เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม และเหล็ก^{[ 11 ]}การละลายของแร่ซิลิเกตที่มีแคตไอออน เช่น การละลายของไพรอกซีน ซึ่ง เป็นแร่ทั่วไปในหินบะซอลต์และเพริโดไทต์สามารถแสดงได้ดังนี้:

2H₃O⁺ ⁺ _{( Ca} ,Mg , _Fe ) SiO₃ = ^Ca²⁺ , ^Mg²⁺ , ^Fe²⁺ + _{H₄SiO₄ +} H₂O

แคตไอออนสามารถทำปฏิกิริยากับ CO2 ที่ละลายอยู่_{เพื่อ}สร้างแร่คาร์บอเนตที่เสถียร เช่นแคลไซต์ (CaCO3 ₎ , แมกนีไซต์ (MgCO3 ₎และไซเดอไรต์ (FeCO3 ₎ซึ่งปฏิกิริยานี้สามารถแสดงได้ดังนี้:  

Ca ²⁺ ,Mg ²⁺ ,Fe ²⁺ (aq) + CO ₃ ^2- (aq) → CaCO ₃ (s), MgCO ₃ (s), FeCO ₃ (s)

การก่อตัวของหินอัลตรามาฟิกและมาฟิกมีประสิทธิภาพมากที่สุดเนื่องจากมีปฏิกิริยาสูงและมีไอออนโลหะสองวาเลนซ์จำนวนมาก ระดับที่ไอออนที่ปล่อยออกมาก่อตัวเป็นแร่ธาตุขึ้นอยู่กับธาตุ ค่า pH และอุณหภูมิ^{[ 1 ]}

การเจาะและฉีดน้ำคาร์บอเนตด้วยแรงดันสูงเข้าไปในหินบะซอลต์ที่Hellisheiðiคาดว่าจะมีต้นทุนน้อยกว่า 25 ดอลลาร์ต่อตันของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกกักเก็บไว้^{[ 12 ]}

โครงการนี้เริ่มฉีดคาร์บอนในปี 2555 ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} เงินทุนได้รับการสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยไอซ์แลนด์มหาวิทยาลัยโคลัมเบียศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติของฝรั่งเศสกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาสหภาพยุโรป กองทุนนอร์ดิก และเรคยาวิก เอนเนอร์จี^{[ 14 ]}

แหล่งเงินทุนเหล่านี้รวมถึงโครงการวิจัยและนวัตกรรม Horizon 2020 ของสหภาพยุโรป ภายใต้ข้อตกลงให้ทุนหมายเลข 764760 และ 764810 คณะกรรมาธิการยุโรป ผ่านโครงการ CarbFix (EC coordinated action 283148), Min-GRO (MC-RTN-35488), Delta-Min (PITN-GA-2008-215360) และ CO2 _- REACT (EC Project 317235) กองทุนนอร์ดิก 11029-NORDICCS; กองทุนวิจัยพลังงานความร้อนใต้พิภพ GEORG ของไอซ์แลนด์ (09-02-001) ให้แก่ SRG และ Reykjavik Energy; และกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา ภายใต้หมายเลขรางวัล DE-FE0004847

ต้นทุนอยู่ที่ประมาณ 25 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน^ของ _CO2 ^{[ 17} ]

การฉีดของเหลวความร้อนใต้พิภพจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพเฮลลิเชอิดิกลับเข้าไปในแหล่งฉีดกลับฮุสมูลีเริ่มขึ้นในเดือนกันยายน พ.ศ. 2554 การเปิดใช้งานแหล่งฉีดกลับทำให้เกิดแผ่นดินไหว ที่เกิดจากการกระทำอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งรู้สึกได้ในชุมชนใกล้เคียง^{[ 18 ] [ 19 ]}ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยการนำขั้นตอนการทำงานใหม่มาใช้ ซึ่งมีการดำเนินการเชิงป้องกันเพื่อลดความเสี่ยงนี้ให้เหลือน้อยที่สุด รวมถึงการปรับอัตราการฉีด^{[ 20 ]}การนำขั้นตอนการทำงานไปใช้ส่งผลให้จำนวนเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่มีขนาดมากกว่า 2 ในพื้นที่ลดลงจาก 96 ครั้งในปี พ.ศ. 2554 เหลือเพียง 1 ครั้งในปี พ.ศ. 2561 ^{[ 21 ]}ซึ่งถือว่าน่าพอใจและแสดงให้เห็นว่าการดำเนินงานในปัจจุบันอยู่ภายในขอบเขตของกฎระเบียบ

Carbfix เริ่มฉีด CO2 _ที่ดักจับได้จากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Hellisheiði และละลายในคอนเดนเสทจากกังหันของโรงไฟฟ้าเข้าไปในบ่อฉีดกลับที่มีอยู่แห่งหนึ่งในแหล่งฉีดกลับ Húsmúli ในเดือนเมษายน 2557 ^{[ 22 ]}ไม่พบการเพิ่มขึ้นของแผ่นดินไหวหลังจากเริ่มฉีด CO2 _{ซึ่ง บ่งชี้ว่าแผ่นดินไหวไม่ได้เกิดจากการฉีด CO2}ที่ละลายในคอนเดนเสท^{[ 23 ]}

ปัจจุบัน Carbfix ดำเนินการสถานที่ฉีดสี่แห่งในไอซ์แลนด์ โดยเน้นการฉีด CO2 _ที่ดักจับจากแหล่งกำเนิด CO2 _, CO2 _ที่ดักจับและขนส่งไปยังสถานที่ฉีด และ CO2 _ที่ดักจับโดยตรงจากชั้นบรรยากาศโดยใช้เทคโนโลยีการดักจับอากาศโดยตรง (DAC) ^{[ 24 ]}

ตั้งแต่เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2557 Carbfix ได้ดักจับและฉีด CO2 _และไฮโดรเจนซัลไฟด์( H2S ₎จากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Hellisheiði ก๊าซความร้อนใต้พิภพจะละลายในคอนเดนเสทจากกังหันของโรงไฟฟ้าในหอขัดถูที่ออกแบบมาเป็นพิเศษและฉีดลงไปใต้ดินลึก 750 เมตรในหินบะซอลต์^{[ 5 ] [ 25 ]} _{ปัจจุบัน H2S}ประมาณ 68% และ CO2 ประมาณ 34% _จากการปล่อยมลพิษของโรงไฟฟ้าถูกดักจับและฉีด ซึ่งคิดเป็นปริมาณ CO2 ประมาณ 12,000 ตัน_ต่อปี และ H2S ประมาณ 5,000 ตัน_ต่อปี^{[ 5 ]}ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า CO2 ที่ฉีดเข้าไปมากกว่า 60% กลายเป็น _แร่ธาตุภายใน 4 เดือนหลังการฉีด และ H2S ที่ฉีดเข้าไปมากกว่า 85% กลายเป็นแร่ธาตุ_{ภายใน} 4 เดือนหลังการฉีด^{[ 26 ]}

ปัจจุบัน Carbfix กำลังดำเนินการขยายขนาดการดำเนินงานที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Hellisheiði ผ่านโครงการ Silverstone ของกองทุนนวัตกรรมสหภาพยุโรป โดยมุ่งเป้าไปที่การผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพใกล้ศูนย์ตั้งแต่ปี 2025 โดยการดักจับ CO2 มากกว่า 95% _และH2Sมากกว่า 99% จากการปล่อยมลพิษของโรงไฟฟ้า ซึ่งคิดเป็น CO2 มากถึง 40,000 ตัน_และH2Sมากถึง 12,000 ตันต่อปี^{[ 27 ]}

ตั้งแต่ต้นปี 2023 Carbfix ได้เริ่มดักจับและฉีด CO2 _และ H2S _จากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Nesjavellir ทางตะวันตกเฉียงใต้ของไอซ์แลนด์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ GECO ที่ได้รับทุนจาก Horizon 2020 ของยุโรป^{[ 28 ]}ใช้วิธีเดียวกันกับที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ Hellisheiði แต่เพิ่มประสิทธิภาพการดักจับของหอขัดให้เหมาะสมยิ่งขึ้น ก๊าซจะละลายในคอนเดนเสทจากกังหันของโรงไฟฟ้าและฉีดเข้าไปในชั้นใต้ดินที่เป็นหินบะซอลต์ที่ระดับความลึกต่ำกว่า 900 เมตร^{[ 29 ]}

_{การฉีด CO2} ที่ดักจับจากชั้นบรรยากาศ ครั้งแรกของโลกเกิดขึ้นที่ Hellisheiði ทางตะวันตกเฉียงใต้ของไอซ์แลนด์ในปี 2017 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ CarbFix2 ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการ H2020 ของยุโรป CO2 _ถูกดักจับโดยใช้ หน่วยดัก จับอากาศโดยตรง (DAC) ที่พัฒนาโดยบริษัทเทคโนโลยีสีเขียวClimeworks _ของ สวิตเซอร์แลนด์ จากนั้น CO2 จะถูกละลายในน้ำและฉีดเข้าไปในชั้นใต้ดินที่เป็นหินบะซอลต์^{[ 30 ] [ 31 ]}

ในปี 2021 โรงงานดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลกที่รวมเข้ากับโรงงานจัดเก็บก๊าซชื่อOrca ได้เริ่มดำเนินการใน Hellisheiði โดยความร่วมมือระหว่าง Climeworks และ Carbfix โรงงานแห่งนี้มีความสามารถในการดักจับก๊าซ _{คาร์บอนไดออกไซด์}ได้มากถึง 3,600 ตันโดยตรงจากชั้นบรรยากาศ ซึ่งจะถูกฉีดเข้าไปในหินบะซอลต์เพื่อการจัดเก็บแร่ธาตุอย่างถาวร^{[ 32 ]}

ในปี 2024 Climeworks และ Carbfix ได้เริ่มเดินเครื่องโรงงาน Mammoth DAC ซึ่งมีกำลังการผลิตในการดักจับได้มากถึง 36,000 ตันต่อปี ซึ่งจะถูกฉีดเข้าไปในหินบะซอลต์เพื่อกักเก็บแร่ธาตุอย่างถาวรที่ Geothermal Park ใน Hellisheiði ^{[ 33 ] [ 34 ]}

_{การขนส่ง CO2}ข้ามพรมแดนได้รับการสาธิตครั้งแรกในโครงการ DemoUpCarma ในเดือนสิงหาคม 2022 ^{[ 35 ]}โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานรัฐบาลกลางสวิสและนำโดย ETH ^{[ 36 ] [ 37 ]} CO2 ถูกดักจับจาก โรงงานปรับปรุงคุณภาพ ก๊าซชีวภาพ ใน _{เมือง}เบิร์น ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ และขนส่งไปยังไอซ์แลนด์ ซึ่งถูกฉีดเข้าไปครั้งแรกที่ไซต์ Hellisheiði ปัจจุบันไซต์ฉีดของโครงการ DemoUpCarma อยู่ที่ Helguvík ประเทศไอซ์แลนด์ ซึ่ง CO2 _ถูกฉีดร่วมกับน้ำทะเลเป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยและพัฒนา_CO2 Seastone ^{[ 38 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2564 Carbfix ได้รับทุนวิจัยที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาสำหรับบริษัทในไอซ์แลนด์ โดยได้รับการเสนอชื่อให้รับทุนจากกองทุนนวัตกรรมของสหภาพยุโรปมูลค่า 15 ล้านยูโรสำหรับโครงการ Coda Terminal ^{[ 39 ] [ 40 ]}

โครงการ Coda Terminal จะถูกพัฒนาขึ้นในเมือง Straumsvík ทางตะวันตกเฉียงใต้ของไอซ์แลนด์ โดยจะเป็นศูนย์กลางการขนส่งและจัดเก็บคาร์บอนข้ามพรมแดนแห่งแรกในไอซ์แลนด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎จะถูกดักจับที่โรงงานอุตสาหกรรมในยุโรปเหนือ โดยเน้นที่ภาคส่วนที่ยากต่อการลดการปล่อยมลพิษ และขนส่งไปยังเทอร์มินัลเพื่อถ่ายเทลงในถังเก็บบนฝั่งเพื่อจัดเก็บชั่วคราว จากนั้น CO2 _จะถูกสูบเข้าไปในเครือข่ายบ่อฉีดที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งจะละลายในน้ำระหว่างการฉีดเข้าไปในชั้นหินบะซอลต์ การดำเนินงานจะขยายขนาดขึ้นทีละขั้นจนถึงระดับสูงสุด 3 ล้านตันของ CO2 _ต่อปีตั้งแต่ปี 2031 ^{[ 41 ]}เพื่อเป็นการเปรียบเทียบ การปล่อย CO2 _ของไอซ์แลนด์ ซึ่งเป็นประเทศที่มีประชากรประมาณ 400,000 คนมีปริมาณผันผวนระหว่าง 3,340,000 ตัน (3,290,000 ตันยาว; 3,680,000 ตันสั้น) (2020) และ 3,810,000 ตัน (3,750,000 ตันยาว; 4,200,000 ตันสั้น) (2008) ในช่วงปี 2007-2023 ^{[ 42 ]}ภาคพลังงานของไอซ์แลนด์มีการปล่อยคาร์บอนต่ำที่สุดต่อหน่วยการผลิตไฟฟ้า เนื่องจากมีการใช้พลังงานน้ำและพลังงานความร้อนใต้พิภพในปริมาณสูง อย่างไรก็ตาม การบริโภคไฟฟ้าต่อหัวประชากรสูงผิดปกติ เนื่องจากความต้องการพลังงานจำนวนมากของโรงถลุงอะลูมิเนียมในไอซ์แลนด์

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2568 บริษัทเป็นหนึ่งในผู้ชนะรางวัล WIPO Global Awards ในหมวดหมู่สภาพแวดล้อมสำหรับวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม (SMEs ) ^{[ 43 ] [ 44 ]}

• Carbfix.com – เว็บไซต์ของโครงการ
• บราบันต์, มัลคอล์ม (23 สิงหาคม 2559). "เพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้กำลังเปลี่ยน CO2 _ให้ กลาย เป็นหิน" . PBS NewsHour . WETA-TV . สืบค้นเมื่อ18 กรกฎาคม 2565 .
• เพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้กำลังเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎ ให้กลาย เป็นหิน (ดู ใน YouTube , 23 ส.ค. 2016, PBS NewsHour)