Korte omschrijving olivijn project

bstraction
bio-based opportunities
Verwering van olivijn en de kweek van algen
(versie 25.1.2012)
Wat behandelt dit document
Een team van experts uit een groot aantal vakgebieden werkt aan het realiseren van een meerjarige
proef om kweek van algen in zeewater te combineren met het vastleggen van CO2 uit de atmosfeer
middels verwering van een mineraal gesteente. Dit document noemt kort de belangrijkste aspecten.
In een notedop
Het mineraal olivijn is waarschijnlijk het meest voorkomende mineraal op aarde. Bij de natuurlijke
verwering van olivijn wordt CO2 chemisch vastgelegd als magnesiumbicarbonaat. Silica is hiernaast
het tweede verweringsproduct.
Door olivijn in zee aan getijdenwerking bloot te stellen wordt de natuurlijke verwering aanmerkelijk
versneld en kan een bijdrage worden geleverd aan het vastleggen van CO2 uit de atmosfeer.
Als spin-off ontstaat in de directe omgeving een zeemilieu dat de groei van natuurlijk voorkomende
diatomee!n, kiezelalgen, bevordert. Diatomee!n staan in de belangstelling als leveranciers van
biotransportbrandstoffen, hoewel ook andere nuttige toepassingen mogelijk zijn.
Onderscheid ten opzichte van andere algenprojecten
De technologie zoals in dit document wordt beschreven wijkt aanmerkelijk af van andere methoden om
algen te kweken. Dit zijn onderscheidende punten:
• de kweek betreft kiezelalgen die van nature reeds in zeewater voorkomen; het gebruiken van
startcultures is hierom niet noodzakelijk
• de technologie is niet gebonden aan specifieke klimaatomstandigheden en kan dan ook overal ter
wereld worden toegepast
• toepassing van de technologie vindt niet op volle zee plaats maar op het grensgebied tussen zee
en land waar getijdenwerking plaatsvindt
• natuurlijke mechanismen zoals getijdewerking en golfbeweging (branding) verzorgen het
benodigde massatransport, hiervoor is geen extra energie noodzakelijk
• potentieel landbouwoppervlak hoeft bij deze technologie niet gebruikt te worden
• indien de kweek van algen in zee de kweek in landzijdige algenbassins kan vervangen, komt ook
de behoefte aan mogelijk grote volumes zoet suppletiewater te vervallen
• door hun bouw bieden diatomee!n ten opzichte van andere algen voordelen bij de verwerking
• ten opzichte van gangbare algenkweekbassins wordt een zeer groot volume CO2 uit de atmosfeer
vastgelegd
• door het op natuurlijke wijze beschikbaar komen van een aantal essenti!le groeistoffen, is de
behoefte aan bemesting kleiner.
Over de verwering van olivijn
De chemische formule voor olivijn wordt hier versimpeld weergegeven als Mg2SiO4, hoewel olivijn
normaal een gemengd kristal is bestaande uit Mg2SiO4 and Fe2SiO4, waarbij magnesium de dominante
component is. Een aantal reactie-mechanismen wordt voor de verwering van olivijn gevonden, maar in
zeewater mag de verweringsreactie als volgt worden opgesplitst:
-
(a) Mg2SiO4 + 4 H2O !2 Mg2+ + 4 OH + H4SiO4
gevolgd door
(b)
-
4 OH + 4 CO2 !
4 HCO3
-
1 van 3
Eén mol olivijn bindt dus met 4 mol CO2, ofwel 1 ton olivijn bindt met 1,25 ton CO2.
Dit slaat uiteindelijk als carbonaat-gesteente in de oceaan neer en wordt hierdoor uit
de atmosfeer verwijderd. In dit geval is echter vooral ook de vorming van silicaat,
H4SiO4, van belang. Silicaat is een onmisbare bouwsteen voor de groei van
diatomee!n, kiezelalgen op basis van een silica-skelet, zoals het voorbeeld dat
wordt weergegeven in de illustratie hiernaast.
Van belang is in dit opzicht natuurlijk de verweringssnelheid die gehaald kan
worden. Daar is op dit moment weinig ervaring mee. Praktijktesten moeten meer
inzicht leveren.
Over diatomee!n
Diatomee!n zijn eencellige organismen met een silica-skelet. Ze komen voor in zowel zout als zoet
water, en maken tussen de 20 en 25% van de biomassa in de oceanen uit. Diatomee!n groeien snel,
en er zouden er zelfs nog meer van zijn indien niet silica een limiterende voedingsstof zou zijn.
Diatomee!n bevatten een hoog gehalte aan vetten, en vormen hiermee een veelbelovende bron voor
de productie van biotransportbrandstoffen. Ook andere industri!le toepassingen, zoals productie van
bioplastics, zijn mogelijk, of het gebruik van de algen voor de kweek van schelpdieren.
Over de combinatie van olivijnverwering en algenkweek: de olivijn-reactor in de praktijk
In het water waarin olivijn verweert ontstaat een rijke oplossing van magnesium, bicarbonaat en silica.
Omdat een dergelijke oplossing de groei van diatomee!n bevordert, moet in bassins met dit water een
grote hoeveelheid diatomee!n gekweekt kunnen worden. Opgeloste silica wordt door diatomee!n in
hun skelet opgenomen. Bicarbonaat kan gebruikt worden in het fotosyntheseproces. In vergelijking
met de groei in natuurlijk zeewater wordt diatomee!n dus een concurrentievoordeel over andere
organismen geboden. Dit moet leiden tot een quasi-monocultuur van diatomee!n, welke geoogst
kunnen worden.
Een olivijn-reactor kan bestaan uit een dam of een kunstmatige rif in de branding, zodanig dat een
bassin wordt gevormd. Een dergelijke dam kan ook zelf uit olivijn worden gebouwd.
De artists impression geeft een idee van hoe
een testlocatie met een olivijn-reactor eruit
kan zien (bron: R.D. Schuiling)
Rolling stones: door getijdewerking zal het bassin vanzelf met zeewater worden gevuld, en zal olivijn
hiermee reageren. Onder invloed van golven en getijdestroming zullen olivijnkorrels tegen elkaar
botsen, waardoor fysische verwering toeneemt, en het hele proces nog eens extra wordt versneld. Op
deze wijze kan een laag van 10 cm olivijnkiezels in een reactor met een oppervlak van 1 hectare ca.
2750 ton CO2 binden.
2 van 3
De foto’s tonen een versnelde verweringstest van olivijn in water: ruwe olivijnkiezels voor de test (linker
foto) en afgeronde olivijnkiezels na slechts drie dagen testen (rechter foto).
!
Het water waarin de olivijn-kiezels in de test zijn verweerd is na tien dagen in een melkachtig witte
suspensie veranderd (onderste foto). In dit geval gaat het natuurlijk om een zeer sterk
geconcentreerde oplossing: in de praktijk zal door eb- en vloedwerking de ontstane oplossing in de
olivijn-reactor continu worden ververst. In deze oplossing zijn essenti!le voedingsstoffen voor de
kweek van kiezelalgen opgelost. Deze oplossing reageert eenvoudig met CO2 uit de atmosfeer, ook in
de veel lagere concentratie zoals in de praktijk zal ontstaan.
!
Left before, right after 10 days
shaking
Alle foto’s: R.D. Schuiling en P.L.de Boer
Meer informatie
Voor meer informatie kan contact worden opgenomen met Abstraction, Wijnand Schonewille, mobiel
06 2297 6806, e-mail: [email protected], of met De Olivijnstichting, prof.dr. Olaf
Schuiling, tel. 030 2535 006, e-mail: [email protected].
--/--
3 van 3