Innovation Concepts B.V. uit Gorinchem, werkt daarvoor een 2-tal unieke oplossingen uit, waarbij CO2 wordt gebruikt als grondstof:

Transcriptie

1 Innovation Concepts B.V Gorinchem The Netherlands Onderwerp: CO2 als grondstof Versie 1.0 Datum 14 februari CO2 als grondstof Innovation Concepts B.V. uit Gorinchem, werkt daarvoor een 2-tal unieke oplossingen uit, waarbij CO2 wordt gebruikt als grondstof: 1) CO2 for food In Tanzania wordt een project opgezet waarbij minerale afval van mijnen gebruikt wordt om landbouwgrond te vitaliseren, waardoor CO2 gebonden wordt en de voedselproductie wordt verhoogd. 2) CO2 Energy Reactor In een speciale reactor, reageren CO2 en mineralen ( o.a. olivijn ) onder optimale omstandig heden met elkaar. De CO2 wordt hierdoor definitief gebonden. De reactie warmte wordt gebruikt voor het eigen proces, het resterende gedeelte wordt aan derden uitgeleverd. Voor elke ton input mineralen komt 1,6 ton aan grondstoffen ter beschikking. Deze grondstoffen zijn geschikt voor landwinning, oeverbescherming, bouw en grondverbetering. Er is hier dus sprake van CO2 positieve bouwstoffen. Er zijn diverse patenten aangevraagd. CO2 for food. Wat voor positieve dingen kunnen we doen met CO2? Het maakt niet uit op welke wijze en waar de CO2 wordt geproduceerd, elke uitstoot betekent een verhoging van de lucht en water atmosferen. Het maakt dus ook niet uit waar CO2 wordt gebonden, elke binding zorgt voor verlaging. Het meest effectief werkt CO2 binding door verwering van mineralen in een tropische omgeving. Innovation Concepts B.V. uit Gorinchem is bezig een pilot project op te zetten om de effecten te meten van deze verwering in tropische bodems. Dit project hebben we CO2 for Food genoemd. We hebben gezocht naar een omgeving met zoveel mogelijk voordelen en zijn in Tanzania beland. Blad 1 van 10

2 Hier hebben we de perfecte omstandigheden gevonden voor het opzetten van een pilot project. - Het delven, malen en transporteren van geschikte mineralen kost energie, dus geeft een uitstoot van CO2. In Nederland wordt hierdoor het netto rendement met ca. 10 % gereduceerd. In Tanzania maken we gebruik van mijnresten, de mineralen zijn al gedolven en klein gemaakt. Ze liggen als grote afvalhopen naast de (half) edelstenen mijnen. - De inkomsten positie van de lokale bevolking gaat omhoog en wordt veel stabieler. Het gemiddeld inkomen van een Small-holders mijn arbeider ligt nu op ca. 1 Euro per dag. Bijkomend probleem is dat ze alleen geld hebben als ze stenen van waarde vinden, hetgeen soms maar 1 keer per 3 maanden is. Door opkoop van hun mijnresten krijgen ze er een stabiel inkomen bij. - De mineralen worden verspreid over de in de buurt liggende rijstvelden. De boeren krijgen betaald voor het verspreiden van de mineralen. In deze grond zijn de perfecte omstandigheden aanwezig om de verwering te versnellen. - In de vochtige, warme, CO2 rijke ( ruim 100 maal zo hoog als in de lucht) grond verweert een korrel van 1 mm doorsnede in ca. 3 jaar. Op deze wijze is het mogelijk om ca. 1 ton CO2 per ha. rijstveld te binden. - Bij de verwering van de mineralen komt silica en Mg-BiCarbonaat vrij. Beide zeer geschikt als voeding voor de rijst. Volgens wetenschappelijke publicaties zal de rijstopbrengst hierdoor meer dan 20% stijgen! - Door het hogere silica gehalte in de grond, zal de bodem het vocht beter vast houden, waardoor bij droge perioden de gewassen minder snel uitdrogen. - Door samenwerking en monitoring met o.a. lokale universiteiten vindt kennisuitwisseling plaats en kan het project na verloop van tijd op andere plaatsen gekopieerd worden. - Doordat we toch in de buurt aanwezig zijn, is het plan opgevat om een fair trade edelstenen handel op te zetten. Momenteel wordt een steen wel 5 keer doorverkocht, voordat deze bij de slijperij komt. Door het direct inkopen en onder gecontroleerde omstandigheden te laten slijpen en te verkopen is het mogelijk de Small-holders mijn arbeiders een veel betere prijs te geven voor de gevonden (half) edelstenen. Hiervoor is een samenwerking aangegaan met de jeweltreefoundation. Zie ook : Momenteel zijn we druk bezig met de financiering. Blad 2 van 10

3 Industriele toepassingen Het ligt voor de hand om bij een aantal toepassingen zand te vervangen door bijvoorbeeld olivijn. We onderscheiden hier; - natuurlijke verwering - versnelde verwering Natuurlijke verwering Dit kan prima bij bermverhardingen, oeverbescherming, voegzand, bakstenen, filters, tuin, landbouw en andere bouw en infra toepassingen. We maken een selectie van de geschikte mineralen en mijnen, berekenen het meest geschikte korreldiameter en zorgen dat gedurende de leeftijd van het systeem voldoende mineralen aanwezig zijn om CO2 te binden. Beperkende factor is hier vaak de ( betrekkelijk) kleine hoeveelheid CO2 die in het water zit. We kunnen natuurlijk niet meer CO2 binden dan in het water zit. Als we uitgaan van de directe neerslag op het product is dit maximaal 40 gram CO2 per m2 per jaar. Gelukkig zijn er genoeg toepassingen waarbij de CO2 intensiteit hoger is. Versnelde verwering Het is ook mogelijk om het natuurlijke proces dusdanig te versnellen dat dit in een continue proces uitgevoerd kan worden. Wij hebben hiervoor de CO2 Energy Reactor ontworpen. Hiermee is het mogelijk om op grote schaal CO2 te binden en gelijktijdig energie op te wekken! Dit klinkt te mooi om waar te zijn, vandaar wat aanvullende uitleg: - De reactie van CO2 en silicaten mineralen ( bijvoorbeeld olivijn) is exotherm, bij de reactie komt warmte vrij. Natuurlijke verwering gaat zo langzaam dat het hierbij geen rol speelt, bij geforceerde reacties wel. - Deze warmte wordt gebruikt om het eigen proces op gang te houden, het resterend gedeelte ( ca. 2 GigaJoule per ton CO2) kan aan derden uitgeleverd worden. - In de reactor lopen de temperaturen op tot ca. 200 graden Celsius, de reactiesnelheid wordt daarmee meer dan maal versneld. - In de reactor loopt de druk op tot ca. 100 bar. De reactie snelheid gaat nogmaals een factor 500 sneller. - Er is sprake van een 3-fase mengsel, vloeistof, vaste stoffen en gassen veroorzaken een zeer turbulente omgeving, waardoor optimale menging en crushing van de deeltjes tot stand komt. - Goede verhouding tussen het water, gas ( CO2) en vaste stoffen ( mineralen) Samengevat, door het creëren van een optimale omgeving worden natuurlijke processen dusdanig versneld dat het geen jaren duurt, maar ca. 60 minuten. Bij het verlaten van de reactor kan ervoor gekozen worden om zoveel mogelijk vaste stoffen te maken. De CO2 is hiermee een bouwstof geworden. Voor elke ton aan aangevoerde mineralen wordt 1,6 ton aan product gefabriceerd. Blad 3 van 10

4 Reststoffen De reststoffen zijn CO2 positief, met de inachtname van de gehele keten, vanaf het delven tot en met het transport naar de leverancier wordt CO2 gebonden. Afhankelijk van de soort mineralen en nabewerking zijn de rest producten geschikt voor: - landophoging - Verbetering van landbouwgrond - Fe-Carbonaat, een grondstof voor het maken van staal - Mg- Carbonaat, een grondstof voor de Magnesium en beton industrie - Ca-Carbonaat, een grondstof voor de papier industrie - Nano Silica, vulmiddel voor hogedruksterkte beton - De reststroom van het water is een uitstekende voedingsbodem voor algen. De combinatie van een temperatuur van 35 graden, veel silica, Bi-Carbonaten en CO2 zorgen voor een perfecte omgeving om ze snel te laten groeien. Om deze techniek verder te ontwikkelen is patent aangevraagd. Grootschalige CO2 binding door middel van de CO2 Energy Reactor is primair een versnelling van natuurlijke processen. De CO2 Energy reactor is geen alternatief voor CCS, maar in een aantal situaties kan het een prima aanvulling zijn. Er is helaas geen perfecte oplossing voor het CO2 probleem ( silver bullet ), we zullen alle systemen gezamenlijk moeten gebruiken om verdere stijging van CO2 concentratie te voorkomen. Voor meer informatie: Blad 4 van 10

5 Achtergrond Een klimaatverandering kan heel veel verschillende oorzaken hebben, zoals de zonnesterkte, broeikasgassen zoals waterdamp, methaan, CO2, stofdeeltjes, oceaan cyclussen, ontbossing, irrigatie e.d. Zonder enige twijfel heeft de zon de grootste invloed. De energie die op deze manier de aarde bereikt heeft niet alleen te maken met de zonnesterkte, maar ook met de stand die de zon heeft ten opzichte van onze planeet. Deze stand wordt weer beïnvloed door aspecten zoals excentriciteit, precessie van de aardas, e.d. Andere invloeden waar we als mensheid geen invloed op hebben zijn o.a. de oceaan cyclussen, de invloeden van vulkanen e.d. Door de extreem grote hoeveelheid mensen op deze aarde heeft een opwarming van enkele graden grote consequenties. Logisch dat er veel mensen zich hierover zorgen maken, het zijn ook vaak de zwakkere groepen die het meest last hiervan gaan ondervinden. Als we in Nederland het Franse zeeklimaat krijgen, zal niet iedereen dit erg vinden en de dijken krijgen we echt wel op tijd hoger. Maar wat zijn de consequenties in de tropen van de verschuiving van twee regenperiodes, naar één? Langere droogte en veel hogere regenintensiteit hebben dramatische gevolgen. De stijging van de zeespiegel zal grote overstromingen veroorzaken en dan praten we nog maar over een verhoging van een paar graden. Aan veel oorzaken kunnen we niets aan doen, bij een aantal wel. Het is dus mogelijk dat de CO2 zorgt voor een ernstige verstoring van het klimaat. Is het ook mogelijk om daar iets aan te doen? Blijven we roepen dat er niets aan de hand is, dat we er niets aan kunnen doen, dat anderen eerst iets moeten doen, of nemen we onze verantwoording en kijken we of er iets positiefs mee kunnen doen. CO2 Door ontbossing gaat veel verloren, gelukkig zijn er goede initiatieven om dit te stoppen en grootschalig herplanting uit te voeren. De stijging van het CO2 is een ander probleem. Door de verbranding van fossiele brandstoffen stijgt het percentage CO2 in onze atmosferen. Onze wetenschappers geven aan dat dit één van de grootste invloeden is op het klimaat. Of deze laatste stelling juist is laat ik in het midden. Wat echter veel minder aandacht krijgt is het effect op onze water atmosfeer, de zeeën en oceanen. Tussen lucht en water atmosferen is er evenwicht, stijgt het CO2 in de lucht, dan zal het CO2 gehalte in de zeeën en oceanen ook stijgen. CO2 is zuur en een toename van een zuur veroorzaakt dus een verzuring. Blad 5 van 10

6 Verzuring van de oceanen De diverse kringlopen in de oceanen zijn sterk met elkaar verbonden. Iedereen die scheikunde op de middelbare school heeft gehad weet dat een zuur reageert met basische stoffen. Een toename van de CO2 zorgt voor een verlaging van de ph waarde. Kalk kan zich niet meer vormen beneden een bepaalde ph waarde. Dus hoe meer CO2, des te moeilijker kalk kan vormen. Indien de ph waarde teveel daalt lost het kalk zelfs op. De huidige ph waarde van de oceanen is ca. 8,2 Schelpen bestaan uit kalk en zeer belangrijke plankton soorten en koralen hebben kalk nodig om te groeien. Als deze essentiële stoffen uit de keten verdwijnen heeft dat desastreuze gevolgen voor de voedselkringlopen. Door vervuiling en overbevissing zijn er al veel minder vissen, verdere verstoring zal voor vernietiging van het huidige zeeleven zorgen. Aangezien wereldwijd indirect meer dan 45 % van ons voedsel uit de zeeën afkomstig is, mag duidelijk zijn dat honger voor grote delen van de mensheid voor de deur staat. Read more : Natuurlijke CO2 binders Een verhoging van het percentage CO2, waar praten we eigenlijk over? Onze lucht atmosfeer is opgebouwd uit : Stikstof (N 2 ) 78.09% Zuurstof (O 2 ) 20.94% Argon (Ar) 0.93% Koolstofdioxide (CO 2 ) 0.03% neon (Ne) % Helium (He) % Methaan (CH 4 ) % De concentratie CO2 is dus weliswaar heel laag, maar heeft wel veel invloed. Zoals bekend varieert het CO2 percentage ook zonder invloed van de mensheid: De verhoging is in het verleden veroorzaakt door verschillen in de zonenergie die de aarde bereikt, vulkaan uitbarstingen, bosbranden, klimaatveranderingen, zonerupsies e.d. We zien een op- en neergaande lijn. Blad 6 van 10

7 Waar is echter al die CO2 gebleven, zit dit ook in een kringloop? Een overzicht waar de koolstof op onze aarde zit: Bijna 80 % zit in gesteenten, 20% in de vorm van kolen in de grond, dik achter de komma de koolstof in onze biomassa, lucht en water atmosferen. Hoe komt het koolstof in deze gesteenten? Koolstof kringlopen Er zijn diverse koolstof kringlopen. Voor een verder inzicht even een korte toelichting 1) korte organische 0,0007 % van de totale koolstof 1 tot 200 jaar doorlooptijd Blad 7 van 10

8 Deze kent iedereen wel, de bomen nemen CO2 op, zetten dit om in C en O2. De C wordt omgezet in hout. Bij verbranding komt deze weer vrij. Bijplanten van bomen heeft op de korte termijn dus wel nut, op de lange termijn helaas niet. 2) lang organisch 20 % van de totale koolstof > jaar doorlopend. Bomen en plantenresten komen op de bodem, het grootste gedeelte verrot en de CO2 komt weer vrij. Een klein gedeelte wordt afgedekt en er kan onvoldoende zuurstof bij om de bacteriën en schimmels hun werk te laten doen. Deze organische stoffen komen dus tussen de gesteenten terecht in de vorm van veen, olie, kolen en olieschalie ( o.a. teerzand) 3) lang anorganisch 80 % van de totale koolstof > jaar doorlopend. Blad 8 van 10

9 De anorganische koolstof kringloop is veruit de grootste, maar ook de meest onbekende. Het gaat hier om een natuurlijke reactie; een zuur ( -CO2) en basische mineralen (-silicaten). Door verwering lossen kleine stukjes steen op en reageren met CO2. De nieuwe deeltjes zijn Bi-Carbonaten en silica, het eenvoudigst te omschrijven als een CO2 die gebonden is in een minerale vorm. Een deel wordt gebruikt als voeding voor planten. Een ander deel van deze Bi-Carbonaten stromen met de rivieren mee naar de oceanen en zijn daar een voeding voor algen en plankton. Ook zal dit de verzuring van de oceanen door het CO2 (=koolzuur) tegengaan. De algen en plakton zetten de Bi-Carbonaten om in Carbonaten ( vaste stof) en deze slaan op de bodem neer. Beïnvloeding door de mens Hoe grijpt de mens in op deze kringlopen? Door ontbossing is de hoeveelheid koolstof die omgaat in de organische kringloop lager. De vrijgekomen CO2 zorgt voor een verhoging van de hoeveelheid CO2. Het ingrijpen in de anorganische kringloop is wederom minder bekend. Door de aanleg van stuwmeren en kanalisering van de rivieren zijn er minder nivo verschillen, overstromingen en is de stroomsnelheid verminderd. De verwering van gesteenten en de daarbij optredende CO2 binding neemt dus ook af. Niet veel positieve invloed vanuit het menselijk handelen dus. De natuurlijke manier Mede door menselijk handelen zitten we met een CO2 overschot van ca 16 miljard ton. Door minerale CO2 binding wordt per jaar ca. 4 miljard gebonden, dus we zitten met een aardig overschot. Kunnen we de natuur een handje helpen? Om inzicht te krijgen in de mogelijkheden om dit proces te vergroten, moeten we even kijken naar de reactie parameters. - Het betreft hier de mineralen groep silicaten, waarbij Olivijn en Serpentijn de bekendste zijn. - Voor verwering is contact met water nodig, dus diep in de grond liggende gesteenten doen niets. - De reactie vindt plaats langs het contact oppervlak, dus hoe kleiner de stenen, des te meer contact oppervlak, hoe sneller de reactie. - Meer CO2 betekent een snellere reactie. - De reactie verloopt bij hogere temperaturen veel sneller. - Hoe hoger de druk, hoe sneller de reactie. - Een zuurdere omgeving zorgt voor een reactieversnelling. - Een aantal schimmels en bacteriën heeft een versnellende invloed. Even wat praktijk voorbeelden: Een rotsblok in IJsland doet er miljarden jaren over om geheel te verweren. Een deeltje met de grootte van een zandkorrel duizenden jaren. Blad 9 van 10

10 Een rotsblok in de tropen doet er duizenden jaren over, een deeltje met de grootte van een zandkorrel enige jaren. Het meest effectief voor natuurlijke verwering zijn dus toepassingen onder tropische omstandigheden. Met het project CO2 for food willen we hier zo veel mogelijk op in spelen op de CO2 binding van mineralen, in combinatie met voedselproductie verhoging. Met het project CO2 Energy reactor willen we grootschalige CO2 binding voor industriële toepassingen mogelijk maken. Blad 10 van 10