Je leest: Mantelzorg voor de aarde

Mantelzorg voor de aarde

De wereldwijde opwarming van de aarde zal er niet door worden voorkomen, maar het gesteente olivijn kan wel zorgen voor een CO2-neutrale uitvoering van milieubelastende projecten. Dit mantelgesteente kan in gemalen vorm veel koolstof vastleggen.

Olivijn is het meest voorkomende mineraal in de aardmantel. In vulkanische gebieden komt het vaak aan het aardoppervlak voor. Uit de koker van geo-wetenschappers komt het idee dat olivijn ingezet kan worden om het kooldioxidegehalte in de atmosfeer naar beneden te brengen. Tijdens het natuurlijke verweringsproces van gesteente dat olivijn bevat, wordt kooldioxide uit de atmosfeer vastgelegd. Olivijn zou daarom een (bescheiden) rol kunnen spelen in de strijd tegen de opwarming van de aarde.

Olivijnzand
Olivijnzand uit Hawaii. Olivijn is een silicaatmineraal met magnesium en/of ijzer. Het komt vooral voor in de aardmantel, als bestanddeel van gesteenten als peridotiet. In de aardkorst en aan het aardoppervlak is het aanwezig als dieptegesteente (gestold in de magmakamer) en in vulkanische gebieden. Het hoogste percentage olivijn vinden we in het dieptegesteente duniet.
Wikimedia Commons

Snellere verwering met water

“Dat olivijn CO2 vastlegt staat buiten kijf,” aldus Jos Vink, milieuchemicus en als onderzoeker werkzaam bij kennisinstituut Deltares. “We hebben het dan wel over de variant met magnesium, niet met ijzer. Als olivijn verweert gebruikt het per molecuul vier CO2-moleculen. Het eindproduct is vrij magnesium en waterstofcarbonaat, dat een zure oplossing neutraliseert. De snelheid van verwering hangt af van de korrelgrootte en de omgeving. Hoe wateriger, des te sneller verloopt de afbraak. Maar ook in droge condities verweert olivijn op den duur.”

Olivijnverwering
Chemische reactie van olivijnverwering, waarbij kooldioxide wordt opgenomen en omgezet. Olivijn is een silicaat dat gebonden is aan magnesium en/of ijzer. In de reactievergelijking is de verwering van olivijn met magnesium (het mineraal forsteriet) gegeven. Hierbij worden kwarts, magnesium en waterstofcarbonaat gevormd.
Deltares

Schouwpad voor inspecteurs

Inmiddels is olivijn ontdekt door verschillende (semi-)overheidsorganisaties die olivijn willen gaan gebruiken om projecten CO2-neutraal te maken. Zo heeft ProRail (de eigenaar van de Nederlandse spoorwegen) bij wijze van experiment olivijnkorrels gebruikt voor een schouwpad: een voetpad voor inspecteurs langs het spoor om de rails te controleren.

Ingraven rhizon meters
Op de foto de aanleg van één van de zes testpaden die deel uitmaken van Het Groene Schouwpad van ProRail langs het spoor tussen Zwolle en Wierden. De opgeloste mineralen uit het olivijngesteente worden bemonsterd met zogeheten Rhizon-meters. Deze trekken het vocht als het ware uit de bodem zodat de samenstelling van het bodemvocht gemeten kan worden voordat het verder de grond inzakt en in het grondwater terecht komt.
Movares

Daksubstraat en strooizout

Vink is van mening dat de toepassing van olivijn nog te traag verloopt. “De verschillende gemeenten kijken naar elkaar en wachten af wie het voortouw neemt.” Rotterdam wil met het gebruik van olivijn het voortouw nemen om de zelf opgelegde ambitieuze klimaatdoelstellingen te halen. Zes opties voor het gebruik van het mineraal komen voor die stad in beeld: als daksubstraat voor groene daken, bodemzand, strooizand bij gladheid, dresszand (een fijn soort opvulzand), brekerzand (als onderlaag voor bestrating) en halfverharding.

Rotterdam olivijn
Qua vermeden CO2-uitstoot zet olivijn als bomenzand de meeste zoden aan de dijk. Met 15.000 kubieke meter olivijnkorrels kan jaarlijks meer dan 5500 ton CO2 worden vastgelegd. Deze hoeveelheid correspondeert met de uitstoot van ruim 2100 auto’s (ca. 2,6 ton per auto).
Deltares

Grote volumes

Door het grootschalige gebruik van allerlei soorten zand en stenen, is Rijkswaterstaat in ons land een belangrijke partij om olivijn bij haar projecten in te zetten. Daarbij speelt een rol dat projecten van Rijkswaterstaat vaak in of bij water worden uitgevoerd en dat is vaak het ideale milieu voor een snelle verwering van olivijn (en dus ook voor de vastlegging van CO2 uit de atmosfeer).

Om kritisch te kijken naar de precieze bijdrage aan CO2-vastlegging stelde Deltares een levenscyslus CO2-balans op. Daarbij is berekend hoeveel energie (en dus CO2-uitstoot) het kost om olivijn te winnen, tot kleine korrels te vermalen en te transporteren en werd de hoeveelheid atmosferisch CO2 die door het olivijn kan worden vastgelegd daarop in mindering gebracht.

Rotterdam climate initiative
Op groene daken kan olivijn in een mengsel met aarde worden gebruikt. Rotterdam stimuleert deze vorm van dakbedekking omdat het een buffer vormt bij regenafvoer, de levensduur van een dak vergroot en stofdeeltjes worden opgenomen. Eind 2014 moet in Rotterdam 160.000 vierkante meter aan daktuinen zijn aangeplant, waarvan meer dan de helft nu al is gerealiseerd.
Rotterdam Climate Initiative

1,25 ton CO2 per ton olivijn

Theoretisch kan een ton (1000 kg) olivijn, 1,25 ton CO2 vastleggen. Theoretisch, want dit is afhankelijk van vele factoren die allereerst te maken hebben met het verweringsproces zelf, maar ook met het energieverbruik (en dus CO2-verbruik) tijdens de productie en het gebruik van olivijn.

Co2 balans voor olivijn
CO2-balans voor fijne en grove olivijn. Omdat het energiegebruik om fijne korrels te malen erg groot is, valt de CO2-balans eerst negatief uit en na een halve eeuw wordt deze positief. Bij grove korrels is het energiegebruik om te malen kleiner en is de CO2-balans dus aanvankelijk minder negatief. Maar de verwering van grove olivijn gaat langzamer en het duurt enkele eeuwen voordat de CO2-balans positief is.
Deltares

Deltares berekende dat de olivijnwinning (boren, opblazen, afgraven en transport), het vermalen tot kleine korrels en het transport naar Nederland leidt tot maximaal een efficiency-verlies tot 20%. Dit resulteert in een netto opname van ca. 1 ton CO2 per ton olivijn.

Op grond van de energiebalans werden de kansen voor het gebruik van olivijn door Rijkswaterstaat bepaald. Kansrijk zijn vooral de toepassingen in binnenwateren en langs de kust, omdat verwering in een droog milieu zo traag verloopt. Stromend water is beter geschikt dan stilstaand water omdat het olivijn, dat naar de beneden zakt, in dergelijke dynamische condities niet wordt afgedekt door slib en zand en het verweringsproces niet wordt belemmerd.

Nordfjorden
In Nordfjorden, in het westen van Noorwegen, wordt veel olivijn gemijnd.
Wikimedia Commons/Chell Hill

Beren op de weg

Hoewel het gebruik van olivijngesteente ogenschijnlijk een simpele manier is om CO2 uit de atmosfeer vast te leggen en natuurlijke processen na te bootsen, is er door het feit dat het mineraal niet 100% zuiver is een probleem in de toelating.

De beer op de weg is de kleine concentratie nikkel in olivijn (3000 milligram per kilo). Dit metaal komt langzaam vrij bij verwering. Of olivijn in ons land gebruikt mag worden, hangt van de toepassing af: als bouwstof (dus vastgelegd in bouwmaterialen) mag het wel, maar als substraat (los uitgestrooid op de bodem of landbouwgrond) mag het niet.

Nederland heeft wat olivijngebruik betreft een rigide wetgeving, vindt Vink. “De normen voor nikkel zijn ooit gemaakt met de toepassing van kunstmest in gedachten, maar synthetisch geproduceerde kunstmest lost erg snel op en het nikkel komt dan dus ook snel vrij. In de landbouw en als substraat is 800 mg per kilo daarom de norm, en olivijn zit daarboven. Maar olivijn verweert langzaam en het nikkel komt dus maar heel langzaam vrij.” Vink vindt het een gemiste kans dat olivijn in Nederland hierdoor maar moeilijk voet aan de grond krijgt.

Bronnen en meer lezen

  • Toepassing van olivijn in RWS-werken; inventarisatie van mogelijkheden voor een pilot, door Bakker, D.J. Beumer, V. Hartog, N. Snijders, W.J.M, Sule, M.S., Vink, J.P.M. 2010
  • Olivijn legt CO2 vast in de gemeente Rotterdam: mogelijkheden voor praktijktoepassingen en klimaatdoelstellingen, door Hamer, D.A. den, Vink, J.P.M. 2012
  • Olivijn: bondgenoot naar CO2-neutraal?, door Ham, J. van Knops, P. Vink, J.P.M. 2012
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 21 juni 2013

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE