Opbevaring af CO2 under jorden kan bremse kulstofemissioner, men er det sikkert?

Ved første øjekast, det lyder næsten skørt. Kan vi virkelig tage kuldioxidemissioner fra et industrianlæg og gemme dem under jorden? At finde ud af, forskning finder i øjeblikket sted for at teste, om en sådan idé ikke kun er levedygtig, men også sikker, og bevise det for offentligheden.

Denne tilgang er kendt som carbon capture and storage (CCS), og den har eksisteret i årtier, men har aldrig rigtig taget fart. I sine seneste rapporter, imidlertid, FN's klimapanel (IPCC) sagde, at CCS kan spille en central rolle, hvis vi skal nå vores klimamål i de kommende år.

Hvis alt er gjort rigtigt, tegnene er lovende. Undersøgelser har vist, at CO2 sikkert kan opbevares under jorden, som i dybden, porøse klippeformationer, i tusinder af år, og vi har endda fundet naturlige lommer af CO2, der har eksisteret i millioner.

Den offentlige og videnskabelige mening om CCS er stadig delt, imidlertid, ikke mindst fordi tilgangen synes at tilskynde til fortsat brug af fossile brændstoffer frem for at skifte til vedvarende energikilder. Det er også uklart, hvor meget CCS der kan skaleres.

Det anslås, at op til 90% af kulstofemissionerne fra industriel brug af fossile brændstoffer kunne fanges af CCS, hvilket har resulteret i, at mere end en snes store projekter har fundet sted rundt om i verden i de sidste to årtier. Men der er stadig spørgsmål om, hvor effektiv CCS egentlig er, sammen med lave adoptionsrater på grund af en begrænset business case og vedvarende offentlige bekymringer om sikkerhed.

En stor bekymring med CCS er, at CO2 kan sive ud af disse underjordiske reservoirer til den omgivende luft og bidrage til klimaændringer, eller pletter vandforsyninger i nærheden. En anden er risikoen for menneskeskabte rystelser forårsaget af opbygning af tryk under jorden, kendt som induceret seismicitet.

Forskere i et projekt kaldet ENOS forsker på fem teststeder i hele Europa for at undersøge nogle af de problemer, kulstoflagring står overfor.

"Det overordnede formål med ENOS er at demonstrere sikker og sikker opbevaring, "siger Rowena Stead, projektleder ved Frankrigs Bureau of Geological and Mining Research (BRGM), der koordinerer projektet. "Det indebærer udvikling og test af teknikker i marken og under reelle forhold."

Indsprøjtning

For at undersøge spørgsmålet om lækage og sikker opbevaringsteknik, ENOS forsker i indsprøjtning - eller pumpning - af CO2 i jorden på Hontomin Technology Development Plant (TDP), nær byen Burgos i Spanien, hvor CO2 pumpes ind i en 1, 600 meter dyb brønd ved siden af ​​et underjordisk reservoir.

Kører frem til september 2020, projektet vil bruge en række forskellige underjordiske og overfladensensorer til at overvåge brøndene og lede efter eventuel gas, der kan sive ud i den nærliggende vandforsyning.

ENOS vil også bruge geofysiske sensorer til at overvåge enhver seismisk aktivitet, såsom rystelser, forårsaget af indsprøjtning af CO2.

"Omfanget af sådanne begivenheder er lille, hvilket betyder, at risikoen for at have rystelser ved overfladen er nul, "siger Dr. Pascal Audigane, leder af grundvandsressourcenheden på BRGM. "Men geofysiske overvågningsværktøjer kan opdage disse hændelser for at forhindre enhver risiko for uventet pres."

ENOS vil modellere, hvordan seismiske bølger forårsaget af CO2 -injektioner bevæger sig gennem jorden. Ideen er, at hvis vi ved, hvordan disse rystelser er forårsaget, dette kan derefter hjælpe med valget af fremtidige kulstoflagringssteder, der udgør minimal risiko.

Yderligere to steder i Storbritannien og på Sardinien, Italien, som snart skal begynde at injicere, ENOS vil også gennemføre eksperimenter for at forstå, hvordan overliggende sten eller fejl - steder i jorden, hvor sten glider forbi hinanden - bidrager til lækage. Disse eksperimenter er designet til at hjælpe med at opbygge bedre detektionsværktøjer og vælge sikre steder.

Nøglen til ENOS 'forskning vil ikke kun være at teste, om CCS er sikkert og levedygtigt, men også at tage fat på offentlige bekymringer. Ifølge Stead, ENOS har holdt møder med lokalsamfund i nærheden af ​​teststederne for at besvare deres spørgsmål og forklare, hvordan teknologien fungerer.

Fuld cyklus

Mens ENOS stadig tester sikkerheden ved kulstofopbevaring, et andet projekt kaldet CarbFix2 på Island viser, hvordan man fanger, transportere og opbevare kulstof permanent som et mineral. Dette bygger på et tidligere projekt, der testede, hvordan man opsamler og injicerer CO2 i klippeformationer.

Projektet, som begyndte i august 2017, vil køre i tre et halvt år og finder sted på Hellisheidi geotermiske kraftværk nær den islandske hovedstad Reykjavik. Her, CO2 opsamles fra anlægget, transporteres via rørledninger og derefter lagres hundredvis af meter under jorden.

For at håndtere problemerne med lækage, CarbFix2 har en ny løsning. De opløser deres CO2 i vand, før det injiceres under jorden, hvilket betyder, at det opbevares opløst i væske frem for en gas. Og de har valgt basaltisk sten som deres lagringspunkt, som reagerer med kulstof for at danne calcit.

"Vi foretager indsprøjtningen på en helt anden måde end (traditionel) kulstofopsamlingslagring, "sagde projektkoordinator Dr. Edda Sif Aradóttir, vicedirektør hos Reykjavik Energy. "Så vi skal ikke bekymre os om lækager."

For at tackle seismicitet håndterer anlægget tæt indsprøjtningen af ​​vand og opløste gasser for at undgå at forårsage rystelser i et allerede seismisk aktivt område. Stenarten er også vigtig - en høj permeabilitet og porøsitet betyder, at CO2 lettere kan cirkulere uden at blive tilstoppet.

Den største risiko i dette projekt stammer ikke fra CO2 -opsamling, transport eller opbevaring, bemærker Dr. Aradóttir, men snarere fra co-capture af hydrogensulfid (H2S), som også produceres på fabrikken. I høje koncentrationer kan dette være giftigt, så der skal udvises forsigtighed for at undgå gaslækager i opsamlingsprocessen, der kan skade arbejdstagere.

CarbFix2 har demonstreret en hel CCS -cyklus ved at fange, transport og lagring af CO2 til 22 € pr. ton, hvilket er mindre end halvdelen af ​​tidligere omkostningsestimater. I øjeblikket, deres system fanger omkring 35% af CO2 fra anlægget, men Dr. Aradóttir sagde, at der ikke ville være problemer med at skalere dette op til 100%. "Vi har mere end nok kapacitet teoretisk set til permanent at lagre alt CO2, der kommer fra afbrænding (fossile brændstoffer), " hun sagde.

Inden det kan ske, der skulle være den politiske vilje til at investere i kulstoflagring, ifølge Dr. Aradóttir. Nøglen til det vil være at håndtere sikkerhedsproblemer. Men hvis projekter som ENOS og CarbFix2 kan bevise, at teknologien er både sikker og levedygtig, så kan det være vigtigt for vores fremtid. '(Det) kan være en vigtig faktor i kampen mod klimaændringer, " hun sagde.