Den tryggeste formen for CO2-lagring er mineralisering av klimagassen. Forskerne i forskningssenteret SUCCESS ønsker å forstå hvor raskt denne prosessen skjer.
Helge Hellevang er forsker ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo og gruppeleder i forskningssenteret SUCCESS. Foto: Ronny Setså
– Mineralisering av CO2 til karbonater er en naturlig prosess som vil kunne skje i de fleste CO2-reservoarer. Men det er stor usikkerhet rundt hvor raskt denne prosessen skjer. Det kan være snakk om århundrer eller titusener av år, forteller Helge Hellevang, forsker ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo.
Hellevang leder arbeidsgruppen i forskningssenteret SUCCESS som ser på de geokjemiske og – mekaniske aspektene ved lagring av CO2 i et reservoar.
Mineralisering
Mineralisering av karbondioksid foregår i flere steg. Det hele begynner med at klimagassen injiseres ned i et porøst reservoar.
– CO2 løses opp i formasjonsvannet og danner karbonsyre. Dette fører til at vannet blir surere, forklarer Hellevang.
Surere formasjonsvann fører til at enkelte mineraler i reservoaret løses opp og frigjør kalsium-, magnesium- og jernioner. Disse ionene kan så slå seg sammen med karbonationene i vannet og danne fast stoff – karbonater.
– Mengden av karbonater som dannes er primært avhengig av hvor mye kalsium, magnesium og jern som kan frigjøres i reservoaret, sier Hellevang.
Den viktigste kilden til disse ionene er kalsiumrik feltspat og leirmineraler som glaukonitt, smektitt og kloritt.
– Hvis vi har en god oversikt over hvor mye feltspat og leirmineraler vi har i reservoaret, kan vi også forutsi hvor mye karbonater som vil dannes, påpeker Hellevang.
Bildet viser ulike former av magnesiumkarbonat sett gjennom et elektronmikroskop. Formen på karbonatene kan være avgjørende om de forandrer strømningsegenskapene til et reservoar. Noen ganger dannes kuber, og andre ganger roser eller nåler. Foto: Helge Hellevang
Skrur opp tempoet
Men det er altså hastigheten på denne reaksjonen forskerne ønsker å vite mer om. Hellevang poengterer at det ikke nytter å studere det naturlige hendelsesforløpet, som tar hundrevis og tusenvis av år.
Derfor har forskerne begynt å utføre eksperimenter på laboratoriet på Institutt for geofag. Hastigheten på mineraliseringsprosessen skrus opp slik at resultatene er klare på to uker.
– Det er to måter vi kan øke tempoet på reaksjonene. For det første knuser vi materialet slik at en større del av mineralet får en reaktiv overflate. I tillegg øker vi temperaturen til 150 – 200 °C for å fremskynde prosessen ytterligere, forklarer Hellevang.
Hellevang påpeker samtidig at det fortsatt vil være betydelig usikkerhet knyttet til resultatene fra eksperimentene.
– Når vi knuser opp materialet og øker temperaturen, får vi betingelser som ikke samsvarer med hvordan miljøet i et reservoar vil være. Selv om dataene i seg selv er korrekte, vil usikkerheten ligge i overføringen av kunnskapen til et naturlig miljø, sier Hellevang.
Formålet med eksperimentene er å lage en revidert database over reaksjonshastigheter for mineraler. Det vil komme både geokjemikere generelt og CO2-forskerne ved SUCCESS spesielt til gode.
SUCCESS er et samarbeid mellom forskningsmiljøene i Oslo og Bergen med kunnskap om CO2-lagring. Senteret skal bidra til å finne gode og pålitelige løsninger for å injisere, lagre og monitorere CO2 i undergrunnen. Disse løsningene er også kjent som CCS (Carbon Capture and Storage).
