Lake Kivus Great Gas Gamble

Det är en fredagseftermiddag på den rwandiska sidan av Kivusjön, och i det som en gång var en lugn vik tar en vågad satsning form.

Flytande precis utanför kusten, som en gigantisk mekanisk svan, är en nästan färdig gasutvinningsplattform: 3 000 ton betong och rostfritt stål som snart kommer att börja fånga en resurs som inte finns i denna skala i någon annan sjö i världen. Upplösta inom Kivu, som går över gränsen mellan Rwanda och Demokratiska republiken Kongo (DRC), är cirka 60 miljarder kubikmeter metan och 300 miljarder kubikmeter koldioxid. Gaserna, som kommer från närliggande vulkanisk aktivitet och bakterier som bryter ner organiskt material i sjön, representerar både fara och ekonomisk potential.

Den här historien var en del av vårt majnummer 2015

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Om det utvinns kan Kivus metan användas för att lägga till upp till 960 megawatt elproduktionskapacitet, mer än sex gånger vad Rwanda har nu. För både Rwanda och östra Demokratiska republiken Kongo, som står inför förödande strömbrist och begränsade möjligheter att utöka sina elnät, kan det vara en ekonomisk förändring, stödja nya industrier och erbjuda en chans att lindra den brännande fattigdomen. Om utvinningen görs på rätt sätt och länderna kan samarbeta kan det till och med bidra till att förbättra deras oroliga relationer och främja stabiliteten i en region som länge har varit orolig.

En säkerhetsinspektör undersöker den nya pråmen på land i Kibuye, Rwanda.

Lika viktigt är det att ta bort Kivus metan kan förhindra en möjlig katastrof. Med stigande metankoncentrationer varnar forskare för att Kivu så småningom kommer att uppleva ett dödligt fenomen som kallas en vältning. Även känt som ett limniskt utbrott, kan en vältning inträffa om trycket från gaserna i en sjö överstiger trycket i vattnet på ett givet djup, vilket orsakar en kedjereaktion som släpper ut dem med våldsamma resultat. Endast två limniska utbrott är kända för att ha inträffat i nedtecknad historia - båda i små sjöar i Kamerun på 1980-talet. I den dödligaste av de två episoderna, vid sjön Nyos 1986, kvävdes mer än 1 700 människor när ett moln av koldioxid, som sprack ur sjön tillsammans med en 100 meter lång fontän av vatten, spred sig så långt som 25 kilometer från stranden . Kivu innehåller tusen gånger mer gas än Nyos: om ens en del av den rymde på detta sätt skulle mer än två miljoner människor som bor nära dess kuster vara i fara.

I Kivu är det metanet, snarare än koldioxiden, som är mest sannolikt att utlösa ett gasutbrott. Det ger brådskande förutsättningar för att utnyttja sin energipotential, något som både Rwanda och DRC länge har försökt göra. Efter årtionden av små eller inga framsteg har gasutvinningsarbetet i båda länderna äntligen tagit fart. Vid mitt besök i sjön i februari satte mer än hundra arbetare med orange västar sista handen på den första fasen av KivuWatt, ett projekt på 200 miljoner dollar som ägs av det amerikanska energiföretaget Contour Global. Sjöns första gasdrivna kraftprojekt i industriell skala, förväntas lägga till 25 megawatt genererande kapacitet i mitten av detta år och så småningom skala upp till 100. Ett annat amerikanskt företag, Symbion Power, kommer att börja bygga en 50 -megawatt-projekt på den rwandiska sidan av sjön i slutet av året. I DRC:s avlägsna huvudstad, Kinshasa, granskar ministeriet för kolväten nu buden på landets första gaskoncession i Kivu.

Att få ut gasen på rätt sätt blir dock knepigt. Även om den rwandiska regeringen har drivit ett pilotgaseldat kraftverk vid sjön sedan 2008, är utvinningsprocessen ny och har endast gjorts i mycket liten skala. Medan de flesta experter är överens om att sjöns metan bör hållas från att ackumuleras ytterligare för att förhindra en katastrof i slutet av århundradet, varnar några få för att vissa utvinningsprocesser kan störa den naturliga skiktningen som håller huvuddelen av gaserna fångade i djupa vatten . Att genomföra dem kan öka snarare än minska risken för gasutbrott. Tills en storskalig utvinning har påbörjats är det också oklart hur effektivt tekniken kommer att fungera och hur mycket el Kivu i slutändan kommer att ge.

Vi är väldigt nyfikna på att se hur vår process fungerar, säger Jarmo Gummerus, en finsk ingenjör och KivuWatts landschef i Rwanda. Mycket snart kommer vi att ha en mycket bättre uppfattning om potentialen i denna sjö.

Boosta rutnätet

Tre timmar med bil över slingrande vägar från KivuWatt, Rwandas huvudstad Kigali, verkar inte vara en stad mitt i en energikris. Under de 21 år som gått sedan folkmordet i Rwanda, då uppskattningsvis 800 000 människor dödades, har miljonstaden förvandlats från ett likfyllt bakvatten till en prydlig modern metropol. Idag är Kigali en stad med släta trädkantade gator, spirande kontorstorn och underavdelningar i amerikansk stil som sträcker sig till de omgivande kullarna. Det är också motorn i en rwandisk ekonomi som har vuxit med i genomsnitt 8 procent per år under det senaste decenniet – en av de högsta i världen.

Allt eftersom Rwanda och dess huvudstad har utvecklats har landets elnät kämpat för att hålla jämna steg. Även om den installerade kapaciteten har fördubblats under de senaste fem åren, är den fortfarande knappa 156 megawatt. Idag saknar nästan 80 procent av Rwandas 12 miljoner människor, inklusive den stora majoriteten av landsbygdsbefolkningen, fortfarande en anslutning till nätet. Familjer och företag som har ström står under tiden inför några av de högsta elpriserna i regionen – delvis för att nästan en tredjedel av landets kraft genereras från importerad diesel och tung eldningsolja, som anländer med lastbil från Kenya och Tanzania. Enligt Världsbanken betalar rwandiska företag i genomsnitt 24 cent per kilowattimme, jämfört med 15 cent i Kenya och 17 cent i Uganda. Den genomsnittliga industriella användaren i USA betalar mindre än sju cent.

Kivu, 1 460 meter över havet, är en del av ett system av sjöar längs Great Rift Valley.

I hopp om att minska sin utbredda fattigdom och öka sin lilla industribas har Rwanda satt upp ambitiösa elektrifieringsmål. Landets andra strategi för ekonomisk utveckling och fattigdomsminskning, som lanserades 2013, antog en nästan fyrfaldig utbyggnad av elnätet, till 563 megawatt, i slutet av 2017. Med tanke på ekonomiska begränsningar och begränsade inhemska energiresurser kommer detta dock att vara svårt att dra av. Bortsett från KivuWatt är det enda betydande kraftprojekt som närmar sig sitt slutförande en 15 megawatts anläggning som kommer att bränna torv. Även om arbetet har påbörjats med ytterligare en torvanläggning på 80 megawatt, och finansiering arrangeras för två storskaliga regionala vattenkraftsprojekt, är det inte klart om några kommer att finnas på nätet vid 2017 års mål. Rwanda kan också ha betydande geotermiska resurser, om de preliminära undersökningarna är korrekta, men två prospekteringsbrunnar som borrades 2013 blev tomma. Och även om Rwanda nyligen invigde Östafrikas första solenergifält i allmännyttan och myndigheterna arbetar för att ta bort solenergiinstallationer till landsbygdshem, skolor och sjukhus, är det osannolikt att solenergi kommer att kunna möta en betydande del av industrins krav. Av desperation kan Rwanda snart bli en betydande elimportör. Enligt ministeriet för infrastruktur pågår arrangemang för att köpa 30 megawatt från Kenya i år och, så småningom, upp till 400 megawatt från Etiopien.

Över gränsen i östra delen av Demokratiska republiken Kongo (tidigare känd som Zaire) är maktkrisen ännu mer akut. DRC, ett land med 77 miljoner människor i ett territorium som är ungefär lika stort som Västeuropa, innehåller omfattande vattenkraftsresurser. Om Kongoflodens Inga-fall utnyttjas fullt ut skulle det kunna ge uppskattningsvis 40 000 megawatt, nästan dubbelt så stor kapacitet som världens största kraftverk, Three Gorges Dam i Kina. Idag har dock DRC:s åldrande nät en installerad kapacitet på bara 2 400 megawatt, varav ungefär hälften är rutinmässigt otillgänglig eftersom överföringsinfrastrukturen är i så dåligt skick. I den krigshärjade öst är makten särskilt begränsad. Goma, den största staden vid Kivusjön, har en tillgänglig kapacitet på mindre än fem megawatt – en ringa mängd för en stad med en miljon invånare och en situation, hävdar vissa, som bidrar till att främja konflikter. Om en ökning av östra Kongos nät kan stimulera utvecklingen av industrier, säger Bantu Lukambo, en miljöaktivist baserad i Goma, skulle det minska attraktionskraften för regionens dussintals väpnade grupper, som är magneter för ungdomar utan andra sysselsättningsmöjligheter. Dessutom, säger han, kan mer utveckling försvaga marknaden för olagligt träkol, en handel som genererar miljontals dollar per år till lokala miliser och leder till omfattande avskogning.

Gaser från sjön kommer in i det gråa rostfria stålröret för att separeras.

Vulkanerna som ansvarar för mycket av Kivus gas väver över Goma och dess omgivningar. År 2002 förstörde ett utbrott av Nyiragongo, en vulkan som ligger 20 kilometer norr om staden, en femtedel av staden, vilket lämnade tiotusentals människor hemlösa och deponerade lava som fortfarande används som byggnadsmaterial. På en bilresa västerut från staden visar Mathieu Yalire, chefsgeokemist vid det regeringsdrivna Goma Volcano Observatory, mig flera sänkor som är kända för att innehålla dödliga läckage av koldioxid som är koncentrerade nära marken vid kanterna av tidigare lavaflöden och ibland kväver barn . På Kasinga Primary School i staden Sake, 25 kilometer väster om Goma, visar rektor Batchoka Lubungo oss ett foto, uppsatt på väggen på hans kontor, av ett ungt offer.

En morgon hittade vi pojken död där borta, säger han och pekar på ett känt riskområde precis utanför hans fönster. Vi behåller denna bild här som en varning till eleverna.

Närvaron av mazuku är en påminnelse om Kivusjöns potential att så katastrof. Men koldioxiden är inte den enda faran. Sjöns geokemi är ovanlig, till stor del som en konsekvens av lokala subakvatiska källor som absorberar koldioxid från regionens vulkaniska jord och matar in gasen i Kivus djupaste vatten. Mycket av metanet kommer från nedbrytning av organiskt material; resten kommer antingen från den vulkaniska jorden eller från bakterier som omvandlar koldioxiden till metan. Kritiskt sett är dessa källor salthaltiga, medan vattenkällorna som matar sjöns övre lager är färska. Eftersom saltvatten är mycket tätare än sötvatten, skapar detta densitetsgradienter som hindrar gaserna från att diffundera uppåt och in i atmosfären. Även om denna skiktning är stabil för närvarande, har gasansamlingen som den möjliggör uppenbarligen lett till limniska utbrott i det avlägsna förflutna. Om inget görs kommer det sannolikt att göra det i framtiden.

Överst: Kvinnor torkar liten sambaza eller sardiner.
Nederst: En skylt i Kibuye förklarar KivuWatt.

Ändå är mycket om denna risk fortfarande osäkert. Studier av Kivus sedimentrekord tyder på att sjön har upplevt minst fem välter under de senaste 6 000 åren. Det är dock inte klart om dessa händelser involverade alla sjöns vattenlager, och därmed frigjorde all dess gas, eller bara delar av dess övre lager. Dessutom, även om de senaste mätningarna har funnit att koncentrationen av metan ökar - i en takt som kan föra gasen nära mättnad i slutet av århundradet - är det ännu inte känt varför detta händer eller om det kommer att fortsätta. Det komplicerar saken, Kivu består av fem olika bassänger med olika djup, var och en med distinkta fysiokemiska egenskaper.

Det är dock uppenbart att ett utbrott i Kivus huvudbassäng kan orsaka en katastrof av apokalyptiska proportioner. Om all metan och koldioxid som för närvarande är upplöst i Kivu släpptes ut i atmosfären skulle de täcka hela sjön i ett gasmoln som är mer än 100 meter tjockt. Om ens en liten bråkdel av gasen skulle komma ut kan den kväva hela städer längs sjöstranden. Detta kan hända om vatten på ett givet djup blir helt mättat med gas och lyfts av en stor jordbävning, ett vulkanutbrott eller annan yttre störning till ett djup där vattentrycket inte är tillräckligt stort för att hålla gasen upplöst.

Extraktion

Oavsett omfattningen av Kivus utbrottsrisker har dess metan länge varit av kommersiellt intresse. Från 1963 till 2006 eldade Bralirwa-bryggeriet vid sjön i Rwanda sina pannor med metan som utvanns 800 meter utanför kusten. På 1980-talet tappade forskare från Nederländerna Bralirwas överskottsgas för att driva en flotta av bilar, även om projektet så småningom grundades. I början av 1990-talet hade gränsöverskridande ansträngningar att utnyttja gasen för elektricitet börjat ta fart, men framstegen avbröts av folkmordet i Rwanda och efterföljande krig i östra Kongo. Så småningom, med återkomsten av stabilitet i Rwanda, ingick regeringen i Kigali partnerskap med ett skotskt företag för att bygga en liten pilotanläggning på sjön. Anläggningen, känd som KP1, började fungera intermittent 2008 och producerar några megawatt el. Ett annat projekt producerade kort 2,4 megawatt 2010, men utrustningen togs bort från sjön efter att den skadats i en storm.

KivuWatt är landets första försök till storskalig gasutvinning. Även om dess teknologi är ny, är konceptet relativt enkelt. En pråm kommer att förankras i sjöbädden 13 kilometer utanför kusten, där fyra plaströr ska dra upp vatten från 350 meter under ytan. När vattnet stiger kommer bubblor av metan och koldioxid att börja bildas; så småningom kommer ungefär 80 procent av metanet och 40 procent av koldioxiden att sugas bort inuti en horisontell underjordisk kammare som kallas en separator. Därifrån kommer det delvis avgasade vattnet att återinjiceras djupt ner i sjön, och gasen – vid denna tidpunkt ungefär 30 procent metan och 70 procent koldioxid, med spårmängder av svavelväte – kommer att fortsätta uppåt i ett av fyra torn på pråmen . Här kommer tvättvatten taget från 40 meters djup att blandas med gasen för att få bort så mycket av den kvarvarande koldioxiden som möjligt. Detta vatten kommer att återföras till ett djup av 60 meter, tillräckligt grunt för att en del av koldioxiden så småningom ska diffundera ut i atmosfären. Slutprodukten, en gas som består av cirka 85 procent metan, kommer sedan att trycksättas och skickas till ett kraftverk på land.

För en region med ett så stort behov av el är Kivus gas ett attraktivt förslag. Enligt Gummerus, ingenjören som övervakar projektet, kommer KivuWatt att sälja kraft som genereras i sin första fas till Rwandas statliga kraftverk för mindre än 15 cent per kilowattimme. Det är konkurrenskraftigt med de priser som förväntas från landets kommande torvprojekt och mindre än hälften av kostnaden för kraft som genereras från importerade fossila bränslen. (Senare förväntas kursen sjunka till mindre än 12 cent per kilowattimme.)

Så önskvärt som projektet verkar av både ekonomiska och säkerhetsskäl, kan det dock innebära egna miljörisker – inklusive chansen att avgasningsverksamheten kan förändra sjöns struktur och egenskaper.

Barn till fiskare leker runt fiskebåtar utanför Gisenyis stränder.

Enligt Management Prescriptions for the Development of Lake Kivu Gas Resources, ett dokument från 2009 – känt som MPs – som både Rwanda och DRC har antagit som allmänna riktlinjer för gasutvinning, har riskerna mindre att göra med avlägsnandet av gasen sig än med återinjiceringen av det avgasade vattnet. Eftersom Kivus metanrika djupvatten är salt, tätt och rikligt med näringsämnen, kan det skada sjöns ekosystem och försvaga dess densitetsskiktning om det släpps ut nära ytan. För att mildra dessa risker föreskriver rapporten att allt vatten som utvinns från sjöns djupvattenresurszon återinjiceras minst 260 meter under ytan så att det förblir under tillräckligt tryck. Eftersom KivuWatts design godkändes innan rapporten släpptes, är projektet dock inte föremål för detta krav, och dess avgasade vatten kommer att återföras över den nivån, på ett djup av 240 meter. Även om denna distinktion kan verka trivial, tror Philip Morkel, en sydafrikansk ingenjör och medlem av expertkommittén på fem personer som skrev riktlinjerna, annorlunda. När du väl slår igenom de gradientlagren börjar du skada skyddsmekanismen som sjön måste bevara sig själv, säger han. I stor skala blir det allvarligt problematiskt.

Vissa experter ser mindre anledning till oro. Dario Tedesco, en italiensk vulkanolog med omfattande kunskap om sjön, säger till mig att mängden vatten som återinjiceras sannolikt inte är tillräckligt stor för att skapa en allvarlig störning. Alfred Johny Wüest, chef för forskargruppen för akvatisk fysik vid det schweiziska federala institutet för akvatisk vetenskap och teknologi och en annan medlem av parlamentets kommitté, säger att det var försiktigt, vilket innebär att även vattnet från KivuWatt kommer att återinjiceras djupt tillräckligt för säkerheten.

Wüest har dock andra farhågor, inklusive att projektet kan skada sjöns ekologi. Det oroar vissa fiskare också. Fiske kommer att vara förbjudet i en uteslutningszon runt KivuWatt, men även utanför det området kan återinsprutningen av tvättvatten och bullret och vibrationerna från utvinningsprojektet märkas. Fiskare nära KP1 pilotanläggning berättade för mig att deras fångster, främst av sardiner som kallas distribuera , har minskat avsevärt sedan anläggningen togs i drift. Det är dock svårt att isolera orsaken där, eftersom ett fall in distribuera antal har dokumenterats över sjön - en minskning kopplad till en ökning av oreglerade båtar och introduktionen av en rovdjursart.

Arbetare deltar i den sista byggfasen av KivuWatt-pråmen.

Ett porträtt av Rwandas president skymtar över kontrollerna i pilotanläggningen KP1.

Den mest akuta oro ur energisynpunkt är hur väl gasutvinningstekniken kommer att prestera. MPs författare uppskattar att sjön kan ge mellan 160 och 960 megawatt genererande kapacitet under en period av 50 år. Därefter kan gasen som fortsätter att ackumuleras utnyttjas för upp till 100 megawatts kapacitet i evighet.

Allt detta beror dock på effektiviteten i utvinningsprocessen och kraftomvandlingstekniken på land. KivuWatt bör utvinna cirka två tredjedelar av metanet ur vattnet den drar upp, resten går förlorad under separationsprocessen och i tvätttornen. Även om en del av den gasen kommer att återföras till sjön i det återinjicerade vattnet och teoretiskt sett kan återutvinnas vid ett senare tillfälle, kommer den sannolikt att sedimentera i mindre koncentrationer, vilket kan göra den oekonomisk att fånga upp. Men dessa prognoser är bara baserade på simuleringar, och den verkliga effektiviteten kommer inte att bli känd förrän pråmen börjar fungera. I huvudsak är sjöns potential fortfarande mycket osäker.

Nedslående resultat kan leda till tvister mellan Rwanda och Demokratiska republiken Kongo. Även om de två länderna undertecknade ett avtal 1975 om att dela metanet lika, betyder Rwandas försprång i exploateringen att det potentiellt kan inkräkta på sin grannes resurs, särskilt om sjön ger mindre kraft än förväntat. (Eftersom gasnivåerna i sjöns huvudbassäng är enhetliga över ett givet djup, är det omöjligt att utvinna ur rwandiska vatten utan att påverka den tillgängliga kvantiteten i DRC.) De två länderna har inte precis en vänskaplig historia. Sedan den nuvarande rwandiska regeringen tog makten i slutet av folkmordet har Rwanda två gånger startat uppror för att störta regeringar i Kinshasa – en gång framgångsrikt. Det har också varit inblandat i stödet från många proxy-miliser i Demokratiska republiken Kongo:s öster samt den utbredda smugglingen av kongolesiska mineraler, inklusive guld, tenn och coltan, en malm som bryts för användning i elektroniktillverkning. I detta sammanhang är vissa oroliga, Kivus gas kan helt enkelt vara ett annat sätt genom vilket Rwanda, en liten men ändå högorganiserad stat, lyckas tjäna på bekostnad av sin större, dysfunktionella granne.

Efter att pråmen är klar kommer den att bogseras 13 kilometer ut på sjön för att börja utvinna gas.

Om projektet blir framgångsrikt kan det dock hjälpa till att reparera gränsöverskridande relationer. De två länderna, som redan delar på kraften från ett vattenkraftverk på sin gräns söder om Kivu, har länge försökt genomföra ett gemensamt gas-till-kraft-projekt, enligt Augusta Umutoni, chef för Rwandas Lake Kivu Monitoring Program, ett statligt organ som övervakar utvinningsprocessen. Trots politikens nycker, säger hon, samarbetar energitjänstemän från de två länderna bra på teknisk nivå. Båda väntar dock tills konceptet har visat sig fungera i kommersiell skala.

Med så många frågor kvar när KivuWatt förbereder sig för lansering är det lätt att glömma att KP1, pilotanläggningen, nu är inne på sitt åttonde verksamhetsår. Även om projektet, som ursprungligen var tänkt att generera fem megawatt, kämpat för att producera mer än en enda megawatt i åratal, genererar det nu konsekvent mellan två och tre – vilket ger myndigheterna en liten ökning av förtroendet.

En februarikväll följer jag med Olivier Ntirushwa, KP1:s fabrikschef, på en rundtur i pråmen, som flyter en kilometer från stranden, inom synhåll från gränsen mellan Rwanda och DRC. När jag tittar norrut ser jag staden Goma och dess oberäkneliga lapptäcke av ljus. Längre bort ligger Nyiragongos ångande kon. Över bullret från pråmens maskineri ger Ntirushwa mig en kort historik om projektet: hur det fungerade långt under kapaciteten i åratal; hur de senaste förbättringarna av dess separator äntligen ökade dess effekt. När jag frågar om hans förutsägelser för KivuWatt säger Ntirushwa att han inte vet mycket om projektet, eller hur mycket el sjön till slut kan ge. Istället betonar han hur det känns att vara med i ett så höginsatsexperiment.

Det är spännande eftersom vi är pionjärerna inom den här tekniken, säger han medan vi stirrar ut över vattnet. Ingen annan har någonsin gjort detta.

Jonathan W. Rosen är journalist baserad i Kigali.

Dölj