Uczelnie i przemysł współpracują nad magazynowaniem CO2 w podpowierzchni
Skuteczne wychwytywanie i magazynowanie CO2 z atmosfery wymaga ścisłej współpracy między środowiskiem akademickim a przemysłem. Instytucje akademickie dysponują wiedzą eksperymentalną i analityczną w zakresie ilościowego określania szybkości i oddziaływań silnie wzbogaconych w CO2 mieszanin płynno-stałych, podczas gdy przemysł sprzyja zastosowaniu tej pracy do zatłaczania CO2 w podłoże. Projekt finansowany przez UE CO2-REACT (Geologiczny skład węgla) zgromadził sześć naukowych i sześć przemysłowych zespołów badawczych, prowadząc serię połączonych ze sobą inicjatyw badawczych, koncentrujących się na charakteryzowaniu szybkości reakcji tworzących minerały zawierające CO2. Członkowie konsorcjum pracowali wspólnie nad innym, finansowanym ze środków unijnych projektem CARBFIX w celu opracowania i wykazania, w jaki sposób przechwytywać i szybko magazynować CO2 jako minerały utworzone w podpowierzchni. CO2-REACT połączyło obserwacje rzeczywistych rdzeni wiertniczych z eksperymentami badającymi interakcje płynów mineralnych w celu przewidzenia losu i wpływu CO2 po zatłoczeniu go do podpowierzchni. Wyniki zbadano w skali polowej w miejscu pilotażowym CARBFIX w Hellisheidi w Islandii oraz na rdzeniach wapiennych i kredowych. „Opracowaliśmy nową technologię, która przyspieszyła zwęglanie CO2 w podpowierzchni, najpierw rozpuszczając gaz CO2 w wodzie, a następnie zatłaczając go do podpowierzchni" - mówi koordynator projektu Dr Eric Oelkers. „Ma to dwie zalety: po pierwsze, woda naładowana CO2 jest gęstsza niż czysta woda, więc ma tendencję do zatapiania. Po drugie, kwaśna woda naładowana CO2 emituje reakcje w podpowierzchni, a konkretnie rozpuszczanie bazaltu, co z kolei prowadzi do utrwalenia węgla jako stabilnych faz mineralnych", tłumaczy. Bezpieczny i ekonomiczny Po wprowadzeniu w minerał, węgiel pozostaje nieruchomy w geologicznych ramach czasowych, co stanowi bezpieczne, długoterminowe rozwiązane do przechowywania CO2. Ponadto badania ekonomiczne pokazują, że kosztowałoby to około 30-40 dolarów za tonę, co nie jest droższe niż inne, mniej bezpieczne alternatywy. „Wyniki wykazują szybką karbonatyzację węgla zatłaczanego do reaktywnego bazaltu w skali przemysłowej. Pierwsze zatłaczanie wykazało ponad 90% zatłaczanych 170 ton czystego CO2 jako stabilnych minerałów węglanowych w mniej niż 18 miesięcy"- mówi dr Oelkers. Naukowcy opracowali również i przetestowali w terenie nowe przenośne przyrządy membranowe służące do oceny potencjalnego wycieku CO2 przez nakłady na powierzchnię. Wyniki były wykorzystywane do kalibracji komputerowych modeli transportu CO2 do podpowierzchni. Ponadto naukowcy opracowali udoskonalone dwuwymiarowe modele transportu reaktywnego w celu przewidzenia długoterminowego losu i konsekwencji zatłaczania CO2 do typowych warstw wodonośnych pod ziemią. Oba modele pomogą zapewnić długoterminowe bezpieczne składowanie CO2. „Technologia opracowana podczas CO2-REACT zapewnia bezpieczną alternatywę dla przechwytywania i przechowywania innych gazów kwaśnych, takich jak siarkowodór, co może być głównym zastosowaniem w naszych badaniach" - mówi dr Oelkers. W ramach projektu przeszkolono 13 naukowców z dziedziny syntezy minerałów, energii geotermalnej, modelowania chemicznego oraz magazynowania gazów i odpadów promieniotwórczych, podkreślając związek doświadczeń laboratoryjnych i praktycznych zastosowań. Pomoże to pokoleniu naukowców w środowiskach akademickich, przemysłowych i rządowych sprostać wyzwaniom związanym z przechowywaniem dwutlenku węgla. Dr Oelkers podsumowuje: „Szersza społeczność akademicka musi zrozumieć wartość silnej współpracy z przemysłem. Podczas gdy naukowcy mogą wymyślać i demonstrować pomysły, tylko poprzez partnerów przemysłowych można rozwinąć pomysły na rozwiązywanie dużych problemów".
Słowa kluczowe
Zatłaczanie CO2, podpowierzchnia, magazynowanie węgla, CO2-REACT, CARBFIX