Notkunar orkugjafa – Íslandssagan

UM FÁTT er nú jafnmikið rætt á sviði vísinda og ógnina af loftslagsbreytingum. Þannig hleðst koltvíildi (CO₂) nú upp í andrúmsloftinu með margvíslegum afleiðingum. Mælingar sýna að sterkt samband er á milli aukningar koltvíildis og brennslu jarðefnaeldsneytis. Heimsbyggðin losar árlega um 7 milljarða tonna af kolefni ´á formi CO₂ í andrúmsloftið og eykst losunin um 1,5 af hundraði á ársgrundvelli. Þannig má, ef ekkert verður að gert, reikna með því að um miðja öldina geti losunin hafa tvöfaldast. Engin menning hefur brennt eins miklu af kolefnaeldsneyti og sú sem nú byggir jarðarkringluna. Ármilljóna uppsöfnun gróðurs á jörðinni, sem varð að jurtaleifum sem aftur urðu að olíu, er bókstaflega brennd og afurðirnar sendar út í andrúmsloftið.Af þessum sökum er komin upp sérstök staða í sögu mannkyns sem er nú þegar byrjað að fást við afleiðingar loftslagsbreytinga. Hitun andrúmsloftsins er þannig afleiðing fjölmargra sveiflukenndra og náttúrulegra þátta. Um þátt mannanna í hlýnun lofthjúpsins er hins vegar ekki lengur deilt.

Á nýafstöðnu Samráðsþingi um loftslagsbreytingar á vegum Háskóla Íslands og Kólumbíuháskóla í New York, sem haldið var í Reykjavík, flutti ég erindi um sögu og samband kolefnaeldsneytis og sjálfbærni á Íslandi á sögulegum tíma.1) Þá benti ég á leiðir til þess að stemma stigu við losuninni á koltvíildi. Í þeim línum sem hér fylgja á eftir verður saga þessa sambands rakin.

Hreyfiafl og orka á þjóðveldisöld

Landnámsmaðurinn sem orti jörðina með hesti og einföldum plógi hefur beitt innan við einu kílóvatti af afli. Það er einmitt eitt svokallað „hestafl“. Þetta afl var sjálfbært enda orkan sótt í lífmassa grasa og heyja. Í samfélaginu var jafnt gefið og tekið í orkuferlinu og hver kynslóð tók við kerfi sem hafði verið haldið við lengi.Flutningar fóru fram á hestum og með skipum. Stærstu og orkumestu flutningatækin voru seglskip. Hreyfiafl þeirra var vindurinn, sjálfbær orka, sem á uppruna í sólarorku. Hægt er að áætla að afl skipa á borð við víkingaskipið Íslending, sem hefur um 130 fermetra segldúk, hafi verið um 150 kW. Þannig hefur allt hreyfiafl þjóðveldisaldar verið sjálfbært.

Um eldsneytisnotkun á þjóðveldisöld hefur gegnt öðru máli. Nauðsynlegt var að afla orku með bruna mós eða viðar, sem næstum aldrei hefur verið sjálfbær aðgerð. Að auki var nauðsynlegt að afla viðarkola til járngerðar úr mýrarauða og til þess þurfti að höggva skóg og framkalla ófullkominn bruna í kolagryfjum nærri viðaruppsprettunni. Viðarkolin voru síðan notuð til þess að vinna járnið úr mýrarauðanum en vopnin sem enduróma í Íslendingasögunum hafa ýmist verið erfðagripir fá meginlandi Evrópu eða sem líklegra er, járngripir unnir úr mýrarauða með ofangreindri aðferð.

Fróðlegt er að hugsa sér að dramatískir atburðir Njálu, þar sem Hallgerður og Bergþóra láta vega húskarla á víxl, hafi átt sér stað með bakgrunn í kolagerðinni í Þórólfsfelli og Rauðuskriðum. Þar var á ferð elsta málmiðjan á Íslandi og jafnframt mjög ósjálfbær starfsemi frá sjónarmiði umhverfisins.

Fyrsti umhverfiskvótinn í Jónsbók

Skógareyðing, sem auðvitað varð einnig vegna ofbeitar, hefur og leitt til fyrstu vandamála tengdum gróðureyðingu. Slík vandamál liggja oft til grundvallar uppblásturs lands. Í því sambandi er áhugavert að benda á að fyrsta löggjöfin á Íslandi sem beinlínis fól í sér verndun umhverfisins var fólgin í ákvæðum Jónsbókar frá árinu 1281 um þéttleika búpenings á yfirborði gróðurlands. Hugtakið „ítala“ sem Jónsbók lögfestir er einmitt ein fyrsta tilraun til þess að setja í lög ákvæði um einhvers konar umhverfiskvóta eða í þessu tilviki um þann hámarksfjölda búfjár sem tiltekið land gat borið. Ef til vill má því segja að með ítölunni verði fyrsta umhverfislagasetningin hér á landi að veruleika.

Innflutt kolefni

Skömmu eftir Tyrkjaránið árið 1627 eru heimildir um innflutning kola. Þannig nam kolainnflutningur til Íslands um þremur tonnum 1630.Skúli Magnússon fógeti í Reykjavík og Innréttingar hans, sem stofnaðar voru 1751, fyrsta átakið í iðnvæðingu Íslands, kölluðu á innflutning kola til margs konar verkefna. Árið 1759 geta heimildir um innflutning 13 tonna af kolum til Reykjavíkur. Meira en öld síðar bárust þær fréttir frá Norður-Ameríku að jarðolíuvinnsla hefði hafist í Titusville í Pennsylvaníu og átta árum síðar, eða árið 1867, voru Íslendingar farnir að flytja inn olíu.2)

Olíuöldin – tíminn sem samfélag okkar hefur verið knúið áfram af olíu – hefur því staðið yfir á Íslandi síðan um árið 1867. Ein fyrstu tækin sem knúin voru olíu voru fiskiskip þar sem seglið og vindorkan fengu í fyrstu sterka aðstoð frá sprengihreyfli olíuvélar. Fyrsti báturinn, Stanley frá Ísafirði, var knúinn olíu árið 1902 og upp frá því hófst olíuvæðing íslenska skipaflotans.

Kolamengun í Reykjavík heyrir sögunni til

Eins og um margt hefur tuttugasta öldin breytt mjög mörgu í orkubúskap Íslendinga. Virkjun vatnsorku upp úr aldamótum var mjög merkilegt skref í sögu iðnvæðingar á Íslandi og um leið ákveðin hreyfing í átt að sjálfbærni. Kolanotkun hélt reyndar áfram fram að síðari heimsstyrjöld.Hlutur kola í orkunotkun Íslendinga mjög hár árið 1930 í Reykjavík. Kolamengun var í Reykjavík nokkru fyrir hina stórkostlegu aðgerð þegar framkvæmdir við hitaveitu í Reykjavík hófust. Í sögulegu samhengi má ef til vill segja að hitaveita í Reykjavík sé eitt viðamesta einstaka stökk í áttina að sjálfbærri orku sem sést hefur í heiminum.

Til marks um það má reikna út að í dag spari Reykvíkingar sér árlega innflutning um 750.000 tonna af kolum sem ella þyrfti til að halda borginni heitri. Bæði rafvæðing og hitaveituvæðing, sem brátt náðu til alls landsins, geta talist miklir sigrar í baráttunni fyrir sjálfbærni á Íslandi.

Gróður gæti minnkað losun koltvísýrings enn frekar

Gróðurþekja Íslands gegnir merkilegu hlutverki í bindingu CO₂. Gróðurinn bindur koltvíildi og vatn og myndar vetniskol, hinn eiginlega efnivið jurtanna. Jarðvegurinn bindur kolefni úr lífmassa plantnanna og er mjög viðkvæmur fyrir raski.Sérfræðingar okkar við Landbúnaðarháskólann á Hvanneyri hafa áætlað að um 5.000 ferkílómetrar nýs gróðurlendis á Íslandi gætu bundið um milljón tonna af koltvíildi á ársgrundvelli.3)

Ræstun mýra, hins vegar, veldur því að hægfara hvörfun kolefnis úr jarðvegi við súrefni andrúmsloftsins skapar CO₂. Ræstun mýra á síðari hluta tuttugustu aldar á Íslandi hefur væntanlega borið mikinn fórnarkostnað aukinnar losunar. Það er ekki fyrr en á síðari árum að menn hafa gert sér grein fyrir því hve mikil fórn fólst í þessu átaki.

Annars konar þorskastríð

Í yfirliti um sigra og ósigra í baráttunni um sjálfbærni á Íslandi nefni ég í framhjáhlaupi að ekki verður unnt að sleppa þætti fiskveiðistjórnunar og landhelgi en hún er utan meginefnis þessarar greinar, en hana má skoða sem hluta af þeirri áskorun sem felst í að búa í okkar landi.Þekking á fiskistofnum,
og veiðitækni er og verður lykillinn að farsæld og sjálfbærni í nýtingu fiskistofnanna. Tuttugasta öldin geymir minningar um stríð um landhelgi, fiskimið og uppskeru sjávar. Með hliðsjón af samhengi þessarar greinar má ef til vill segja að eins konar þorskastríð hafi verið háð áður en sjálfbær lausn fólgin í fiskveiðistjórnun hafi verið endanlega viðurkennd.

Hverfum aftur til losunar koltvíildis. Tæknibreytingar tuttugustu aldar kölluðu á sífellda aukningu annarra kolefnisgjafa eins og olíu og bensíns.

Ber má saman hreyfiaflið á Íslandi á ólíkum öldum; í stað hestsins kom 150 kW einkabíll og meira en 150-földun í hreyfiafli. Í stað víkingaskipsins sem einmitt var um 150 kW komu aflmikil fiskiskip.

Nútímatogari hefur hreyfiafl sem talið er í þúsundum kílóvatta og um 5.000 kW togarar fiska nú um allan sjó.

Til að kóróna tæknimenningu okkar fljúgum við um loftin á allt að 47.000 kW flugvélum með tilheyrandi notkun kolefnaeldsneytis, flugvélabensíns. Það er ævintýralegt að hugsa sér að aflið í einni af stóru farþegaþotunum er sambærilegt við aflið í einni Sogsvirkjana.

Flugferðir stuðla að mikilli losun

Þegar farið er í skottúr til útlanda með flugvélum er hver farþegi að jafnaði að senda út losun koltvíildis sem jafnast á við margra mánaða losun einkabílsins heima fyrir.Þegar allt er talið eru Íslendingar að senda út um 3,3 milljónir tonna af koltvíildi árlega. Þetta magn svarar til þess að hvert landsbarn valdi um 11 tonna mengun á ársgrundvelli. Þetta er töluvert meira en OECD-meðaltalið sem er um sjö tonn, þótt það sé aðeins hálfdrættingur á við methafana Bandaríkjamenn, sem bera ábyrgð á um fjórðungi þessarar losunar á heimsvísu.

Mjög gróflega skiptist losun Íslendinga í þrjá hluta: Þriðjungur kemur frá bílaflotanum, þriðjungur frá bátaflotanum og þriðjungur frá iðnaði, einkum stóriðju.

Næstum einu kolin sem eftir eru í landinu eru vegna kolanotkunar í ofnfyllu og rafskautum stóriðjunnar.

Hvað er unnt til bragðs að taka?

Í dag er víða um heim talað um aðferðir til þess að stuðla að afkolun (e. decarbonization) eldsneytisins. Slík afkolun er vel þekkt. Ef til dæmis eldneyti jarðar er skoðað 200 ár aftur í tímann kemur fram að hlutfall kolefnis og vetnis í eldsneyti (oft kallað C:H hlutfall) hefur farið lækkandi. Frá hlutfallinu 10 í viði, til um 2 í kolum, 0,5 í olíu og til um 0,25 í náttúrugasi.Með því að skipta út kolum fyrir gas í rafmagnsframleiðslu er til dæmis stigið stórt skref í slíkri afkolun. Slíkt er að gerast í mörgum löndum.

Íslendingar nota um 29 prósent af frumorku sinni úr kolefnisorkugjöfum. Lífsstíll okkar gerir okkur þurftafreka notendur þessarar orku.

Að draga úr losun Íslands á næstu áratugum

Þegar staldrað er við og sagan skoðuð þá er ljóst að kolefnaeldsneytið á drjúgan þátt í þeim hagvexti sem orðið hefur. Þá hafa sigrar Íslendinga á sviði hitaveitu og beislunar jarðhita ásamt beislun vatnsafls sparað gífurlegt magn af kolum og kolefnaeldsneyti sem ella þyrfti til að ná sama orkustigi.Íslendingar hafa nú hæsta hlutfall endurnýjanlegra orkugjafa í heiminum eða um og yfir 71 prósent. Áframhaldandi stóriðjuuppbygging mun væntanlega hafa í för með sér mjög mikla aukningu losunar sem gæti nálgast tvöföldun ef áform um stóriðjuuppbyggingu verða að veruleika. Í þessari grein er ekki tilefnið að dæma þau áform, heldur benda á leiðir sem færar gætu verið til þess að stemma stigu við þessari losun.

Ef horft er í þá sviðsmynd að Ísland haldi áfram stóriðjuáformum og að losunin hér aukist og muni allt að tvöfaldast miðað við núverandi losun á næsta áratug eins og orðið gæti í ýtrustu tilvikum.

Beiting aðferða til að „fleyga“ niður losunina gæti leitt til minnkunar eða hægingar á hinni hröðu aukningu. (Á ensku er nú oft notað orðið „wedges“ um slíka fleygun).

Staldra má við einar fjórar meginaðferðir við að draga úr losun kolefna í andrúmsloftið á Íslandi á næstu áratugum og skulu þær nú skoðaðar nánar. Þær gætu allar verið framkvæmdar samtímis:

Binding í gróðri: Gróðurbinding hefur þann kost í för með sér að prýða land jafnframt því að binda losun og er því mjög mikilvirk í baráttunni gegn loftslagsbreytingum um leið og hún vinnur gegn uppblæstri og landeyðingu. Ráð mitt handa sérhverri ríkisstjórn er að halda sterklega á þessum þætti og framkvæma stöðugt.

Vetnishagkerfi með rafbílum: Með viljayfirlýsingu ríkisstjórnar 1998 um að stefna að aukinni notkun vetnis á Íslandi var stigið mjög stórt skref í áttina að því að stemma stigu við losun koltvíildis í andrúmsloftið. Í kjölfarið var stofnað sprotafyrirtækið Íslensk NýOrka.4) Þegar farið er frá bensín- eða dísilbíl yfir á vetnisbíl sparast gríðarlega mikil losun. Þá verður orkulindin íslensk og endurnýjanleg þegar aflgjafinn er vetni. Endurnýting hemlaorku með því að hlaða rafmagni á rafgeymi vetnistvinnbíls eykur nýtni í slíku kerfi.

Vetnishagkerfi með eldsneyti unnu úr útsleppi stóriðjunnar: Þessi kostur er áhugaverður enda þótt hann dragi ekki eins mikið úr losun og sá fyrsti.5) En þessi kostur gæti hentað til dæmis bátaflotanum. Um er að ræða þá hugmynd að unnt sé að útbúa gervidísilolíu með því að safna saman útsleppi kolmónoxíðs úr til dæmis ofni á Grundartanga,6) hvarfa það með vetni sem unnið yrði með rafgreiningu og nota þekktar aðferðir til að framleiða metanól eins og fyrst var lagt til eða svokallað Fischer Tropsch-dísil, eins og höfundur þessarar greinar hefur nú lagt til.7)

Þegar upp er staðið væri þannig unnt að seinka losun stóriðjunnar á koltvíildi í andrúmsloftið og „senda það út“ í gegn um bátaflotann um leið og dregið yrði stórlega úr innflutningi á olíu fyrir fiskiskipaflotann. Seinni ávinningurinn væri sá að bátaflotinn gæti áfram notast við þá innviði sem hann býr við, bæði vélar og eldsneytisgeymslur. Á seinni stigum, t.d. þegar vetnistækninni hefur vaxið fiskur um hrygg, verður hægt að líta til baka og sjá mikla hagræðingu hafa falist í þessu skrefi.

Niðurdæling koltvíildis: Frændur okkar Norðmenn hafa um nokkurt skeið dælt koltvíildi í borholur á olíu- og gassvæðum í Norðursjónum. Þeir hafa nú áform um mjög mikla aukningu slíkrar bindingar með þessari tækni. Með niðurdælingu, sem þeir nota til að þrýsta upp meiri olíu, fá þeir aukna nýtni í olíuvinnslunni auk þess sem þeir „spara“ kolefniskvóta. Víða um heim er unnið að þessari tækni.

Hér á Íslandi hafa menn gefið gaum þeim möguleika að binda CO₂ í ungu basalti, bæði í borholum og með skolun í sandi, og hafa vísindamenn Háskóla Íslands, Íslenskra orkurannsókna og Orkuveitu Reykjavíkur unnið að hugmyndum um það eins og kunnugt er af fréttum að undanförnu. Samráðsþing um loftslagsbreytingar og samvinna Háskóla Íslands og Kólumbíuháskóla hefur vakið athygli á þessari aðferð. Rétt er að benda á að þessa aðferð þarf að prófa gaumgæfilega áður en því verður haldið fram að hún geti orðið að lykilaðferð við bindingu kolefnis. Það hefur verið sérstaklega ánægjulegt að sjá hvernig íslenskir jarðvísindamenn hafa um árabil aflað grunngagna sem nú nýtast við athuganir á gjörvileika þessarar leiðar.

Lokaorð

Hvað snertir orkumál, losun koltvíildis og sjálfbærni eru áhugaverðir tímar að fara í hönd á Íslandi. Sagan sýnir hvernig við Íslendingar höfum tekist á við áskoranir og leitt málin til lykta með sjálfbærum aðferðum eftir nokkra íhugun og skoðun. Við höfum alla burði í þekkingu, mannafla og fjármagni til að taka myndarlega á þessum málum með þeim aðferðum sem lýst hefur verið í greininni.Ég hef alla trú á að nýmynduð ríkisstjórn muni taka á þessum málaflokki af þeim myndarskap sem einkennt hefur fyrri ríkisstjórnir og ég veit að íslenska þekkingarsamfélagið hefur í farteskinu lausnir sem styrkja enn frekar leiðsögn okkar Íslendinga fyrir heiminn. Það er með sérstakri ánægju að ég helga þessa grein, sem grundvölluð er á opnunarerindi sem flutt var á stofndegi Stofnunar Sæmundar fróða við Háskóla Íslands, hinni nýju stofnun. Óska ég hinni ungu stofnun farsældar í starfinu framundan.

Heimildir:

1.Þorsteinn Ingi Sigfússon, „Sustainability and (De)carbonization in Iceland Since Settlement“. Ráðstefna Háskóla Íslands í tilefni rannsóknasamvinnu við Kólumbíuháskóla í New York, Reykjavík, 14. júní 2006.

Erindi Þorsteins, Ólafs Flóventz, Ásgeirs Margeirssonar, Jóns Björns Skúlasonar, Sigurðar Reynis Gíslasonar og Klaus Lackner má einnig finna á slóðinni www.hi.is.

2.Sjá til dæmis fróðlega heimasíðu Orkustofnunar, www.os.is.

3.Ólafur Arnalds, samtöl.

4. Þorsteinn I. Sigfússon og Bragi Árnason, „Iceland – A Future Hydrogen Economy?“, REFOCUS, The International Renewable Energy Magazine, júlí/ágúst 2000, Elsevier Science Ltd., Oxford.

5. Finnbogi Jónsson, „Minskad oljeberoande för Island…“ Lokaritgerð við LTH í Lundi í Svíþjóð, 1978.

6. Bragi Árnason og Þorsteinn I. Sigfússon, „Converting CO₂ Emissions and Hydrogen into Methanol Vehicle Fuel“, Journal of Metals, JOM, Vol 51, No. 5, maí 1999.

7. Baldur Arnarson, „Hugmynd að olíuframleiðslu á Grundartanga“, Morgunblaðið, 14. júní 2006.