För nästan 20 år sedan snubblade Island av en slump över en ficka av magma. De hittade en ådra av obegränsad energi

Jakten på alternativa energikällor till klassiska fossila bränslen har fått länder att använda de resurser de har till hands: (det är inte det enda men) Spanien har sol och vind, Japan har vågor och Island har vulkaner, många vulkaner. Men att frigöra geotermisk energis fulla potential är svårt: till att börja med, för att förstå hur magmakammare fungerar, har vetenskapen studerat lavor som redan har brutit ut, men dessa förlorar viktig information när de med våld kommer upp till ytan. Denna datagap är ett enormt hinder för att dra nytta av det, men en olycka som inträffade 2009 kan förändra allt: en borr från Iceland Deep Drilling Project träffade levande magma när ingen förväntade sig det på bara 2 104 meters djup, i vulkanfältet Krafla, i nordöstra Island.

Det som började som ett missöde har blivit ett fascinerande geologiskt experiment under senare tid och en riktig inkörsport till att säkert utnyttja geotermisk energi.

Upptäckten. Vid kontakt med magman kylde borrvätskorna det smälta materialet på några sekunder och genererade fragment av vulkaniskt glas. Detta glas är en skatt för att analysera magma: normalt är det inte möjligt att göra en analys med materialet som kommer ut från vulkanutbrott eftersom det skjuts som splitter, förändras temperatur och tryck.

Men en ny studie ledd av Janine Birnbaum och hennes team vid Ludwig-Maximilians-Universität München i München har analyserat dessa kristaller och löst ännu ett litet problem: att snabb kylning förvränger materialets kemi. Analysen gav goda nyheter: magman lagrades under förhållanden med mättnad av flyktiga ämnen vid litostatiskt tryck, det vill säga helt laddad med energi och gaser, trots att den var så nära ytan.

Varför det är viktigt. Den har två mest fördelaktiga direktavläsningar: att den har mer användbar energi än man tidigare trott och att den kan borras på ett kontrollerat sätt utan att explodera. Ur energisynpunkt är den revolutionerande eftersom den validerar livskraften hos Magma-förbättrade geotermiska system, en utveckling av konventionell geotermisk energi som försöker utvinna värme direkt från närheten av en magmatisk kropp eller superheta stenar (när de överstiger 374 °C).

En brunn under dessa förhållanden har en energitransportkapacitet mellan 5 och 10 gånger större än traditionell geotermisk energi, vilket förklaras av CATF, en ideell organisation specialiserad på energipolitik. Men för första gången finns det ett robust matematiskt verktyg för att förutsäga magmans beteende under borrning. Detta är viktigt för säkerheten, avgörande när man betraktar denna resurs som exploateringsbar eller inte.

Faktum är att det redan kan tillämpas i ett veteranprojekt, Krafla Magma Testbed, som har körts sedan 2014 med detta mål i åtanke.

Exploateringsdiagram av en superhet sten. CATF-kontext. Island ligger på Mid-Atlantic Ridge, gränsen mellan de eurasiska och nordamerikanska tektoniska plattorna, vilket gör det till ett av de mest geologiskt aktiva territorierna på planeten.

Nästan 30 % av dess el kommer redan från geotermiska källor och nästan 66 % kommer från förnybara källor, enligt IRENA, men detta utgör ett jättesteg för att fortsätta fördjupa sig i geotermisk energi. Hittills är konventionell geotermisk energi begränsad till att utvinna värme från grundvatten vid temperaturer mellan 150 och 300 °C. IDDP (Iceland Deep Drilling Project) är det forskningsprogram som både vetenskapliga organisationer och isländska energiföretag har deltagit i sedan 2000-talet.

Efter incidenten 2009 uppstod KMT-projektet 2014 med en ännu större ambition: att inte stanna vid borrning nära magman, utan inuti den, utan på ett avsiktligt och kontrollerat sätt. I Xataka En 11 000 km ring runt månen: Japans otroliga plan att lysa upp jorden Hur de gör det. Metodiken är baserad på släckning, den snabba härdningen av proverna som erhålls genom att borra magman, som förblir förglasad.

Det vetenskapliga teamet analyserade dess vattenhalt, koldioxid och strukturen av ångbubblor som bildades under kylning. Från dessa mätningar byggde de numeriska simuleringar av hur bubblor växer och återabsorberas under olika tryck- och temperaturbanor, med hjälp av redan validerade H₂O- och CO₂-diffusionsmodeller. Dessa modeller använder hastigheten med vilken bubblor försöker fly magman under borrning för att omvända konstruera vad det exakta trycket och flyktiga innehållet var innan borrkronan agerade.

Lösningen de erhöll var magma vid ett litostatiskt tryck på mellan 50 och 57 MPa och en temperatur på ungefär 900 °C. KMT:s plan är nu att använda denna modell för att designa de två brunnar som den planerar att borra.

Ja, men. Modellen är solid och uppsatsen har klarat peer review i den krävande naturen, men den tekniska utmaningen förblir stratosfärisk.

Att magma är säkert att borra i teorin betyder inte att ingenjörskonsten för att göra det i industriell skala är löst (spoiler: det är det inte): det är nödvändigt att använda material och sensorer som kan motstå dessa extrema temperaturer på ett uthålligt sätt och kemin i dessa miljöer är korrosiv. Å andra sidan finns det geografiska begränsningar: denna teknik är främst tillämpbar i sprickzoner eller hot spots där magman är på nåbara djup (mindre än fem kilometer). Att expandera denna teknik över hela världen kommer att kräva borrning upp till 10 kilometer, där trycket och värmen överstiger den nuvarande kapaciteten hos de flesta oljefälts- och geotermiska serviceföretag.

I Xataka | Det är väldigt kallt utanför EU: det är något som Norge och Schweiz upptäcker i och med gaskrisen I Xataka | När oljan skjuter i höjden har Japan återuppstått en gammal idé att utvinna oändlig energi från havet Cover | Diego Delso och Einar Jónsson