Новое исследование показывает, что естественные скопления углекислого газа (CO2), которые находились под землей в течение примерно 100000 лет, не привели к значительной коррозии горных пород выше, предполагая, что хранение CO2 в резервуарах глубоко под землей намного безопаснее и более предсказуемо в течение длительных периодов времени, чем раньше. подумал.Эти результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature Communications, демонстрируют жизнеспособность процесса, называемого улавливанием и хранением углерода (CCS), в качестве решения для сокращения выбросов углерода от угольных и газовых электростанций, говорят исследователи.CCS включает улавливание углекислого газа, производимого на электростанциях, его сжатие и закачку в резервуары в горных породах на глубине более километра под землей.CO2 должен оставаться захороненным не менее 10 000 лет, чтобы избежать воздействия на климат.
Одна проблема заключается в том, что разбавленная кислота, образующаяся при растворении хранящегося CO2 в воде, присутствующей в породах коллектора, может разъедать породы выше и позволить CO2 уйти вверх.Изучая естественный резервуар в штате Юта, США, где CO2, выделяющийся из более глубоких формаций, задерживался около 100000 лет, исследовательская группа под руководством Кембриджа показала, что CO2 может надежно храниться под землей гораздо дольше, чем 10000 лет, необходимых для предотвращения климатические воздействия.
Их новое исследование показывает, что критический компонент в геологическом хранилище углерода, относительно непроницаемый слой «покрывающей породы», удерживающий СО2, может противостоять коррозии от воды, насыщенной СО2, в течение как минимум 100 000 лет.«Улавливание и хранение углерода считается важной технологией, если Великобритания хочет достичь своих целей по изменению климата», — говорит ведущий автор, профессор Майк Бикл, директор Кембриджского центра улавливания и хранения углерода при Кембриджском университете.
«Основным препятствием для внедрения CCS является неопределенность в отношении долгосрочной судьбы СО2, которая влияет на регулирование, страхование и на то, кто берет на себя ответственность за содержание мест хранения СО2. Наше исследование демонстрирует, что геологическое хранение углерода может быть безопасным и предсказуемым за многие сотни тысяч лет ".
Ключевым компонентом безопасности геологического хранения СО2 является непроницаемая покрывающая порода над пористым резервуаром, в котором хранится СО2. Хотя CO2 будет закачиваться в виде плотного флюида, он все еще менее плотен, чем рассолы, изначально заполняющие поры в песчаниках коллектора, и будет подниматься, пока не будет захвачен относительно непроницаемыми покрывающими породами."Некоторые более ранние исследования с использованием компьютерного моделирования и лабораторных экспериментов показали, что эти покрывающие породы могут быть постепенно разъедены рассолами, заряженными CO2, образующимися при растворении CO2, создавая более слабые и более проницаемые слои породы толщиной в несколько метров и ставя под угрозу надежное удержание.
CO2 », — объясняет Бикл.«Однако эти исследования проводились либо в лаборатории в короткие сроки, либо на основе теоретических моделей. Прогнозирование поведения СО2, хранящегося под землей, лучше всего достигается путем изучения естественных накоплений СО2, которые удерживались в течение периодов, сопоставимых с периодами, необходимыми для эффективного хранения. "Чтобы лучше понять эти эффекты, в этом исследовании, финансируемом Советом по исследованиям окружающей среды Великобритании и Министерством энергетики и изменения климата Великобритании, был изучен природный резервуар, в котором большие естественные карманы CO2 были захвачены в осадочных породах на протяжении сотен тысяч лет.
При поддержке Shell команда пробурила глубоко под поверхностью один из этих естественных резервуаров CO2, чтобы извлечь образцы слоев породы и флюидов, заключенных в порах породы.Команда изучила коррозию минералов, составляющих породу, кислой газированной водой и то, как это повлияло на способность покрывающей породы действовать в качестве эффективной ловушки в течение геологических периодов времени. Их анализ изучал минералогию и геохимию покрывающей породы и включал бомбардировку образцов породы нейтронами на предприятии в Германии, чтобы лучше понять любые изменения, которые могли произойти в структуре пор и проницаемости покрывающей породы.
Они обнаружили, что CO2 оказывает очень небольшое влияние на коррозию минералов в покрывающей породе, при этом коррозия ограничивается слоем толщиной всего 7 см. Это значительно меньше, чем количество коррозии, предсказанное в некоторых более ранних исследованиях, которые предполагали, что этот слой может иметь толщину в несколько метров.
Исследователи также использовали компьютерное моделирование, откалиброванное по данным, собранным из образцов горных пород, чтобы показать, что этому слою потребовалось не менее 100000 лет, чтобы сформироваться, возраст, соответствующий тому, как долго это место, как известно, содержало CO2.Исследование демонстрирует, что естественная устойчивость минералов покрывающих пород к кислой газированной воде делает закапывание CO2 под землей гораздо более предсказуемым и безопасным процессом, чем предполагалось ранее.
«При тщательной оценке захоронение углекислого газа под землей окажется намного безопаснее, чем выброс углекислого газа прямо в атмосферу», — говорит Бикл.