Opbevaring af kuldioxid under havet

En måde at bekæmpe globale klimaændringer på er direkte at opfange kuldioxid, den vigtigste drivhusgas, som den udledes, og opbevare den sikkert. Men metoder til kuldioxidbinding, især pumpning af gas ind i underjordiske geologiske strukturer såsom udtømte oliereservoirer, er ikke praktiske i mange områder, og vækker frygt for, at den lagrede kuldioxid vil undslippe.

En bedre måde at opbevare kuldioxid på: Pump det ned i havbunden i flydende form. Der høje tryk og kolde temperaturer gør det mere tæt end vand i den omgivende sten, hvilket forhindrer den i at stige til overfladen. (Kilde: Daniel Schrag. Kunstner: Jared T. Williams)

Nu har forskere ved Harvard University og Columbia University foreslået en ny metode til at fange næsten ubegrænsede mængder kuldioxid – en teknik, de siger, vil være sikker, såvel som en praktisk mulighed for områder, der ligger langt fra underjordiske reservoirer.

Forskerne foreslår i en artikel offentliggjort i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences, at kuldioxid pumpes ind i det porøse sediment et par hundrede meter ned i havbunden i dybe dele af havet (større end 3.000 meter dybt) ), i det, en af ​​forskerne, Dan Schrag, professor i geokemi ved Harvard, kalder en ret simpel, permanent løsning.

Nøglen var at finde et sødt sted, hvor trykket og temperaturen i det omgivende miljø gør kuldioxid tættere end omgivende væsker og derved fanger det på plads. Denne situation opstår på bunden af ​​havet på grund af en kombination af højt tryk og lave temperaturer - et faktum, som andre også har bemærket i forslag om at lagre kuldioxid i dybe dele af havet.

Men sådanne injektioner ville dræbe havets liv, og medmindre kuldioxiden blev sekvestreret i dybe skyttegrave, kunne kuldioxiden transporteres af strømme til lavvandede områder, hvor den kunne komme ind i atmosfæren igen.

Forskernes indsigt var, at injektioner i havbunden kunne drage fordel af havets tryk og temperatur og samtidig undgå de negative bivirkninger af tidligere forslag. Kuldioxiden i flydende form ville blive bragt til sekvestreringsstedet med skib eller rørledning og ledt ned i havbunden med udstyr som det, der bruges af olieindustrien til at bore dybhavsbrønde. En gang under havbunden ville kuldioxiden interagere med de omgivende væsker og producere hydratiskrystaller, som ville tilstoppe klippeporerne og tjene som en sekundær hætte på kuldioxiden. I løbet af hundreder af år ville kuldioxiden opløses i det omgivende vand og derefter kun have potentialet til at lække ud ved diffusion, en langsom proces, der ville tage millioner af år, siger forskerne. Inden for de næste fem år håber de at køre en storstilet felttest af denne nye tilgang.

Efterhånden som bekymringerne over virkningen af ​​kuldioxidemissioner på de globale klimaændringer stiger, søger forskere i stigende grad efter måder at befri atmosfæren for drivhusgassen. Men indtil videre har projekter i industriel skala været begrænsede. Bemærkelsesværdig blandt dem annoncerede oliegiganten BP og GE for nylig et projekt om at bygge kraftværker i Skotland og Californien, der udvinder brint fra fossile brændstoffer og binder kuldioxidbiproduktet. Og Statoil i Stavanger, Norge, udskiller overskydende kuldioxid i naturgas, der udvindes i minedriften i Nordsøen og sprøjter det ind i underjordiske reservoirer. Mens disse reservoirer er under havet, er de under for lidt vand og for dybt under havbunden til at bruge de mekanismer, der er beskrevet af Schrag og hans kolleger.

Den mest fremtrædende lagringsmetode i dag (Statoils projekt er et eksempel) involverer aflejring af kuldioxid i underjordiske geologiske formationer såsom udtømte oliefelter. Her er dynamikken mellem kuldioxid og omgivende væsker anderledes end dem i havbunden, hvor havet holder væskerne kølige. Disse formationer opvarmes snarere af jordskorpen, og den høje temperatur gør kuldioxiden mindre tæt end vandet i den omgivende sten, hvilket gør det tilbøjeligt til at stige til overfladen, siger Harvards Schrag.

Havbundsinjektioner tilbyder også en enorm mængde lagerkapacitet. Hvis alle de kendte geologiske reservoirer til konventionel lagring var brugbare, kunne de lagre al den kuldioxid, der i øjeblikket produceres hvert år, og fortsætte med at gøre det i 80 år med de nuværende emissionsrater. I modsætning hertil kan havbundslagring rundt omkring i USA alene opbevare amerikansk kuldioxidproduktion for tusinder af år, vurderer forskerne.

Robert Socolow, meddirektør for Princeton University's Carbon Mitigation Initiative, bemærker, at havbundens injektionsmetode har den fordel, at den er iboende sikker. Men han siger, at velkortlagte reservoirer, væk fra seismisk aktive områder, effektivt kan lukkes for at forhindre drivhusgassen i at undslippe, og derfor vil disse metoder fortsat have en plads.

Faktisk vil omkostningerne for den nye havbundsmetode variere, siger Schrag, men vil sandsynligvis være lidt mere end for landbaseret opbevaring. Det kunne dog være mere økonomisk for områder nær havet, især dem langt fra et kendt geologisk reservoir. Hvis du sidder lige ved siden af ​​et stort bassin, er det nok lidt dyrere. Hvis du er i New Jersey, og du skal pumpe kuldioxiden 300 miles for at komme til sådan et bassin, så vil jeg sige nej. Han bemærker, at omkostningerne for enhver metode til storstilet sekvestrering stadig er uklar.

Behovet for robuste, potentielt billige kulstofbindingsordninger er enormt, siger Nathan Lewis, professor i kemi ved Caltech. Selvom det stadig kræver mere eksperimentel validering, siger han, at Schrags arbejde potentielt er meget vigtigt. Det bør overvejes meget seriøst.

skjule