Nadat ik in oktober 2023 begon met De Duurzame Nerd, kreeg ik vrij snel de tip om eens goed te kijken naar olivijn als oplossing van het klimaatprobleem. De persoon die dit schreef is Technisch Aardwetenschapper, dus mijn interesse was gewekt.
Het afgelopen jaar heb ik af en aan naar olivijn gekeken en mijn mening erover gevormd. Is het echt de redder van het klimaat? En wat is het eigenlijk? Laten we met dat laatste beginnen.
Wat is het?
Olivijn is een veel voorkomend, groen mineraal. Een foto van een stuk pure olivijn zie je hieronder:
Olivijn heeft zijn naam te danken aan zijn kleur: de groene kleur doet aan olijven denken. Chemisch gezien is het een silicaat met de volgende scheikundige formule:
(Mg,Fe)2SiO4
Dit wil zoveel zeggen als dat er in het kristal magnesium en ijzer (in niet-vaststaande verhouding), silicium en zuurstof voorkomt in de verhouding 2:1:4. Zeker als je zuiver olivijn ziet, is het een best mooi materiaal.
Hoe gaat olivijn het klimaat redden?
Hier wordt het een klein beetje technisch, maar er volgt een TLDR voor als je de draad kwijt raakt, beloofd!
Als olivijn in contact komt met koolstofdioxide (CO2) en water (H2O) dan voglt een heel aantal chemische reacties. Voor nu versimpelen we dat tot de volgende scheikundige formule:
Mg2SiO4 + 4 CO2 + 2 H2O -> 2 Mg2+ + 4HCO3– + SiO2
Dit betekent dat uit het olivijn het magnesium (Mg) en de silicaatgroep (SiO4) reageren met water en koolstofdioxide. Wat zich vormt (aan de rechterkant van de pijl) zijn losse magnesiumionen (Mg2+), waterstofcarbonaat (HCO3–) en siliciumoxide (SiO2). Wat er dus gebeurt is dat het broeikasgas CO2 opgenomen wordt in waterstofcarbonaat, een vrij onschuldige stof. Effectief wordt dus de hoeveelheid broeikasgassen verminderd.
- TLDR: als olivijn met water en CO2 reageert, wordt de CO2 omgezet in een onschuldige stof.
Dit gebeurt in de natuur constant. Er zijn veel plekken op aarde waar olivijn voor komt en waar het dus CO2 uit de lucht haalt. Dit proces noemen we het ‘verweren’ van olivijn.
Hoe snel verweert het?
Je zou je kunnen afvragen waarom we nog een klimaatprobleem hebben als olivijn al op natuurlijke wijze CO2 uit de lucht haalt. Het antwoord is: snelheid. Dit gebeurt slechts heel langzaam (al vinden geologen dit juist heel snel). Het is onderdeel van een natuurlijke kringloop op een enorme tijdschaal.
De vraag is natuurlijk of het ook sneller kan en het antwoord is: ja. De snelheid van het verweren hangt namelijk van een aantal factoren af. Naast temperatuur en druk, is de hoeveelheid oppervlakte van het olivijn erg belangrijk. Hoe meer oppervlakte, hoe sneller het gaat. Die oppervlakte kan je vergroten door de olivijn fijn te malen en vervolgens in contact te brengen met CO2 en water.
Er zijn verschillende studies over hoe snel olivijn verweert onder welke omstandigheden en uiteraard dit er wat spreiding tussen. Maar van wat ik heb gezien, lijkt het te kunnen verweren in termen van decennia. Een stuk sneller dan de natuurlijke processen dus. Het bedrijf GreenSand houdt het op de volgende snelheden, afhankelijk van de korrelgrootte, waarbij het goed is om te weten dat nog kleinere korrelgroottes ook haalbaar zijn:
Bron: GreenSand: https://greensand.com/pages/werking-olivijn-steen
Hoeveel heb je ervan nodig?
Oké, dus stel we willen hiermee het klimaatprobleem oplossen. Hoeveel olivijn moeten we dan eigenlijk laten verweren? Dat hangt in principe af van de precieze samenstelling van het olivijn. Naast de elementen in olivijn die bij de chemische reactie betrokken zijn, zitten er namelijk altijd ook andere materialen in, zoals chroom, nikkel, mangaan en aluminium.
Als je puur Mg2SiO4 zou hebben, dan zou je per kilogram olivijn, ruim een kilogram CO2 uit de lucht kunnen halen. Maar omdat olivijn nooit zo puur is, gebruiken veel onderzoekers de vuistregel van 1 kilogram olivijn voor 1 kilogram CO2.
Daarnaast kost de winning van olivijn zelf natuurlijk ook energie. De vuistregel hierboven van 1kg CO2 per 1kg olivijn is dan ook afhankelijk van hoeveel energie het kost om de olivijn uit de graven en te vermalen tot kleine korrels. Dit is waarschijnlijk significant, maar het lijkt niet zo dat het de voordelen van olivijn helemaal teniet doet. Laten we optimistisch zijn en voor nu die 1kg CO2 per 1kg olivijn aanhouden.
Als we willen weten hoeveel olivijn we nodig hebben, moeten we even kijken naar de hoeveelheid CO2 die we als mensheid jaarlijks uitstoten. Die zien we in de volgende grafiek van Our World in Data:
Zoals deze grafiek laat zien, stoten we op dit moment ongeveer 35 miljard ton CO2 uit per jaar. Dat is dus 35 biljoen kilo. Met een 1:1 verhouding is dat dus ook de hoeveelheid olivijn die we jaarlijks nodig zouden hebben om al onze uitstoot te compenseren.
Hoeveel olivijn is er?
35 miljard ton olivijn per jaar is heel veel. Gelukkig is er ook heel veel olivijn op de wereld. Schattingen lopen uiteraard uiteen, maar geven aan dat tientallen procenten van de mantel van de aarde bestaat uit olivijn. Dus op zich is er op aarde genoeg olivijn.
Probleem is alleen wel dat de mantel van de aarde tientallen kilometers onder het oppervlakte van de aarde begint. Om efficiënt te kunnen opereren, moeten we zoeken naar olivijn aan de oppervlakte. Daarover is helaas lastiger nauwkeurige data te vinden. Laten we wederom optimistisch zijn en er vanuit gaan dat er ook heel veel olivijn aan de oppervlakte van de aarde te vinden is. Blijkbaar zijn we in een optimistische bui vandaag…
Hoeveel wordt er nu al gewonnen en gebruikt?
Een spannendere vraag is of het ook realistisch is om genoeg olivijn uit de grond te halen en te laten verweren. Om daar idee van te krijgen, kunnen we allereerst kijken hoeveel olivijn er nu al gewonnen wordt. Het is vrij lastig om daar schattingen van te vinden, maar deze presentatie beweert dat in 1999, de jaarlijks wereldwijde olivijn-productie uitkwam rond de 8 miljoen ton. Dat is best veel, maar een stuk minder dan de 35 miljard ton die we jaarlijks nodig zouden hebben.
Maar de huidige productie zegt natuurlijk niets over de productie die mogelijk is als we op zouden schalen. Laten we daarom kijken naar de hoeveelheid die er van andere mineralen gewonnen wordt. Een van de meest gewonnen mineralen is kolen (jammer genoeg). Op dit moment wordt er per jaar ongeveer 8 miljard ton aan kolen gewonnen:
Dat is een stuk meer dan de huidige hoeveelheid olivijn, maar slechts een kwart van de hoeveelheid olivijn die we nodig zouden hebben om onze hele CO2 uitstoot te compenseren. We moeten dus concluderen dat zelfs als we alle kolenproductie in zouden zetten om olivijn te winnen, we nog steeds lang niet genoeg zouden hebben.
Kortom: er zijn zeker uitdagingen op dit vlak.
Wat heeft nikkel hiermee te maken?
Als je zoekt op het verweren van olivijn, vind je al snel dat er gekeken wordt naar nikkel. Dat komt omdat in het gesteente waar olivijn uit gewonnen wordt, ook nikkel zit. Het probleem van nikkel is dat het een zwaar metaal is en dat het niet zo goed is voor je gezondheid en de gezondheid van veel andere organismen. Daarom focust veel onderzoek zich op de vraag wat er met die nikkel gebeurt en of dat een probleem is.
In Nederland heeft bijvoorbeeld Deltares onderzoek hiernaar gedaan. Specifiek hebben ze gekeken naar de situatie waarin je olivijn door aarde mengt en daar laat verweren. Kort gezegd waren hun bevindingen positief. In geen van hun metingen hebben ze nikkel-concentraties gevonden die boven Europese normen uit kwamen. Dat is dus hoopvol.
Of nikkel op grote schaal een probleem is, is nog geen uitgemaakte zaak. Om het op grote schaal toe te passen, lijkt het logisch om olivijn te laten verweren in (zee)water. Wat voor invloed olivijn heeft op het leven in en om dat water, wordt nog onderzocht. Een van de partijen die hier grootschalig onderzoek naar doet is Project Vesta in de VS. Zij zijn momenteel bezig met een grote pilot voor de kust van North Carolina, waarbij ze een grote hoeveelheid gemalen olivijn in het water hebben neergelegd. De resultaten van dit onderzoek zijn voor zover ik weet nog niet bekend.
Welke partijen werken hier al aan en op welke schaal?
Wereldwijd zijn meerdere partijen bezig te onderzoeken hoe en waar olivijn gebruikt kan worden om CO2 uit de lucht te halen. Ik noem er hier twee die al eerder in dit artikel langs zijn gekomen.
Zoals hierboven geschreven is Project Vesta bezig te onderzoeken of en hoe olivijn toegepast kan worden. Zij zijn nu bezig met pilots en hebben zich tot doel gesteld om uiteindelijk 1 miljard ton aan CO2 per jaar uit de lucht te halen. Ook al is dat slechts een paar procent van onze jaarlijkse uitstoot, dat zou toch heel mooi zijn.
In Nederland hebben we ons eigen GreenSand in Enkhuizen. Zij maken producten met olivijn voor heel diverse toepassingen, zoals grindpaden, tuinaarde en bestrating. Door olivijn toe te passen wordt er niet alleen CO2 uit de lucht gehaald, maar kan er ook bespaard worden op andere materialen die CO2 uitstoten, zoals beton. Dubbel winst dus. Op dit moment beweren zij 73.000 ton olivijn uitgestrooid te hebben en daarmee bijna 6.000 ton CO2 uit de lucht gehaald te hebben. Dat is natuurlijk heel mooi, maar slechts een druppel op een gloeiende plaat als je het wereldwijd bekijkt.
Hoeveel geld kost het?
Of verwering van olivijn een succes gaat worden, hangt natuurlijk ook af van de kosten. Hoeveel dit gaat kosten is op dit moment nog niet helemaal te zeggen, en hangt ook van de schaalgrootte waarop dit toegepast zou worden. Project Vesta schat dat ze rond 2030 CO2 uit de lucht kunnen halen voor 100$ per ton, terwijl ze uiteindelijk naar 35$ per ton willen. Bij GreenSand zie je vergelijkbare getallen. Daar kan je nu al certificaten kopen voor enkele tientallen euro’s.
Het is goed om deze prijs te vergelijken met de prijs binnen het European Emission Trading System (EU-ETS). Veel bedrijven betalen binnen dat systeem geld voor elke ton CO2 die ze uitstoten. Die prijs schommelt op het moment van schrijven iets onder de 70 euro per ton CO2. De prijs die het kost om olivijn te verweren is dus ongeveer even hoog als de prijs van uitstoot binnen het EU-ETS. Dat is hoopvol, want dat betekent dat er wellicht een business case van te maken is.
Conclusie
Qua schaalgrootte verwacht ik niet dat olivijn ons klimaatprobleem gaat oplossen, maar het zou er best een rol in kunnen spelen.
Betekent dit dat we nu maar simpelweg kunnen blijven uitstoten en certificaten bij GreenSand kunnen kopen om ons schuldgevoel af te kopen? Daar zou ik erg voorzichtig mee zijn. Niet dat ik vind dat je geen producten of certificaten bij GreenSand zou moeten kopen, maar omdat het probleem daar te groot voor is. Wat ik daarmee bedoel, is dat onze uitstoot op dit moment simpelweg veel te hoog is om te compenseren. Dus op dit moment moet het én-én zijn. Én we moeten onze uitstoot verminderen, én we moeten technieken als verwering van olivijn gebruiken om de overgebleven uitstoot te compenseren.
Daarmee is olivijn dus niet de redder van het klimaat. Maar al met al is de verwering van olivijn wel een interessante ontwikkeling. Op de hoogte blijven van meer interessante ontwikkelingen? Meld je hieronder gratis aan om elke twee weken een nieuw artikel van De Duurzame Nerd te ontvangen. Geen spam en afmelden kan altijd.
En vergeet natuurlijk niet om even te reageren op LinkedIn. Kleine moeite, grote impact!