Tirsdag 7.7.2020 - Uke 28
logo   144 000 besøkende i 2019

Samarbeidspartnere

Forskning viser at en geologisk felle ikke er nødvendig for å lagre CO2 trygt under havbunnen.


530x334 figur1Illustrasjon: Anja Sundal

Geologisk lagring av CO2 er et viktig tiltak for at Norge skal kunne oppnå rask reduksjon i klimagassutslipp i tråd med internasjonale avtaler. På norsk sokkel er det identifisert mange områder som er godt egnet for å injisere CO2 ned i porøse, saltvannsfylte bergarter dypt under havbunnen.

For å sikre at gass som deponeres på denne måten aldri slipper ut igjen, samarbeider geologer, kjemikere og matematikere om å lage tredimensjonale datamodeller for å forutsi hva som vil skje med CO2 som lagres i undergrunnen.

Det enkleste lagringskonseptet er å lukke CO2 statisk inne i en geometrisk felle. Forutsetningen er en porøs reservoarbergart (gjerne sandstein) med tett takbergart (for eksempel skifer) over.

Lagringsstedet bør ha høyt nok trykk, det vil si ligge på tilstrekkelig dyp (> 1 km), slik at CO2 kan komprimeres og anta en slags væskeform, noe som gjør det mulig å lagre større mengder. I denne tilstanden er CO2 fortsatt lettere enn vann, og vil derfor stige oppover og akkumulere under takbergarten.

En geometrisk felle fungerer som en omvendt «skål» som holder CO2-væsken på plass. I tilsvarende geologiske strukturer finner vi også ofte olje og/eller gass som har ligget dypt begravet i millioner av år, noe som demonstrerer at permanent geologisk lagring er mulig og finner sted.

Det er samtidig kjent at noen naturlige reservoarer lekker. God geologisk forståelse er derfor grunnleggende for å velge egnede lagringssteder.

Et alternativt lagringskonsept for CO2 er å benytte et skrått reservoar, der en ende ligger dypere enn den andre, og der det ikke nødvendigvis finnes én stor, geometrisk felle. Slike lagringskonsepter er dynamiske, på den måten at CO2 kan forflytte seg oppover mot grunnere deler av reservoaret (langsomt, over titalls til hundrevis av år).

På norsk sokkel har vi flere gode lagringsreservoarer i såkalte skråstilte akviferer (sloping aquifers), der den øverste enden kan være delvis åpen mot havbunnen. Akvifer betyr vannfylt reservoar. Som prinsipp benyttes kun saltvannsakviferer til CO2-lagring (aldri ferskt grunnvann), da disse ikke utgjør en ressurs i seg selv.

Du vil kanskje intuitivt tenke at et reservoar der CO2 får mulighet til å flyte vekk fra injeksjonsstedet er en dårlig idé sammenliknet med et lukket konsept hvor gassen blir værende der den deponeres? Ikke nødvendigvis.

CO2 som injiseres i et skrått reservoar vil riktignok bevege seg sakte oppover langs den hellende takbergarten som følge av oppdrift. Men det at reservoaret mangler forsegling i øverste del, betyr ikke nødvendigvis at gassen vil lekke ut i havet og ende opp tilbake i atmosfæren på sikt (da ville det ikke lenger være et effektivt klimatiltak). Flere mekanismer bidrar nemlig til å spise opp "elven" av CO2 etter hvert som den forflytter seg.

På mikroskala observerer vi at små bobler av CO2 blir hengende fast i små porerom mellom sandkorn. Etterhvert vil CO2 løses opp i vann og bli en del av væskefasen fordi det er høyt trykk i reservoaret (akkurat som i en uåpnet flaske med Farris).

CO2 løst i vann (kullsyre) gir lavere pH. Dette gjør at noen mineraler blir ustabile og løses opp, før nye, stabile mineraler felles ut. CO2 vil over tid kunne innlemmes i krystaller av karbonatmineraler og fanges nede i reservoaret for alltid.

Stadig mer CO2 blir altså immobilisert på sin ferd oppover i reservoaret: først som små bobler, senere oppløst i vann eller bundet i utfelte mineraler. I tillegg vil også noe CO2 henge igjen i små feller under takbergarten.

Etter noen århundrer vil det i egnede reservoarer derfor ikke være noe bevegelig CO2 igjen – dermed kan den heller ikke lekke ut! På denne måten har dynamisk lagring av CO2 visse fordeler.

I statiske reservoarer, der CO2 ikke får mulighet til å bevege seg, begrenses denne immobiliseringen, og CO2 forblir i en separat fase. Siden CO2 da ligger som en stor boble i toppen av en felle beholder den også sin oppdrift, og kan i prinsippet lekke ut (selv om dette fortsatt er meget lite sannsynlig for et egnet lagringssted).

I lukkede reservoarer blir det også ofte mye større trykkoppbygging, noe som begrenser hvor mye gass/væske som kan injiseres før det oppstår risiko for sprekkdannelser.

I et åpent, dynamisk lagringskonsept der CO2–væsken gradvis kan flyte oppover, oppnår vi større kontaktflate mot saltvann (som fortrenges fra porene) og mineralkorn, noe som øker kjemisk og fysisk innfangning, slik at CO2 ikke lenger har oppdrift. Dermed reduseres risikoen for lekkasjer.

Det vi må forsikre oss om på forhånd, er at ikke noe CO2 vil flyte helt opp til havbunnen. Hvor mye CO2 som holdes tilbake kan beregnes i matematiske modeller, og slik kan vi vurdere risiko – før vi anslår hvor mye man trygt kan injisere og lagre.

Kombinert med aktiv miljøovervåkning (seismikk, målebrønner, med mer) for å justere og etterprøve teoretiske anslag, kan vi oppnå trygg, dynamisk lagring av CO2 i skråstilte akviferer. I prosjektet CO2-Upslope har vi derfor studert kvantifisering av slike mekanismer ved bruk av nye simuleringsmetoder.

Så nær som alle fremtidsscenarier for hvordan verden skal oppnå FNs klimamål forutsetter utstrakt bruk av CO2-lagring som tiltak for utslippsreduksjon. Norges store lagringskapasitet under havbunnen bør derfor tas i bruk av norsk og europeisk industri i større grad og så snart som mulig.

Bruk av dynamiske og/eller åpne lagringskonsepter krever en del av beslutningstakere i form av mer inngående forståelse av de prosessene som ligger til grunn for risikovurderinger, men dersom vi tar i bruk flere typer reservoarer, øker vi også den totale lagringskapasiteten betydelig.

Forskningen i CO2-Upslope er utført ved Universitetet i Oslo, SINTEF og De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS), og prosjektet er finansiert av Forskningsrådet (CLIMIT 268512).

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

captcha 

200 ledige stillingerb

200 Tips oss

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

250x166 0720


Redaktør: Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.å

Om: Info om Geoforskning.no

Annonsere: Informasjon og priser

Kontakt: Kontaktinformasjon Tips oss

Webløsning ©2013-15 av Web Norge. Skjerm: