211service.com
Kooldioxide opslaan onder de oceaan
Een manier om de wereldwijde klimaatverandering tegen te gaan, is door kooldioxide, het belangrijkste broeikasgas, dat wordt uitgestoten, direct af te vangen en veilig op te slaan. Maar methoden voor kooldioxide-vastlegging, met name het pompen van het gas in ondergrondse geologische structuren zoals uitgeputte oliereservoirs, zijn in veel gebieden niet praktisch en doen de vrees rijzen dat de opgeslagen kooldioxide zal ontsnappen.
Een betere manier om koolstofdioxide op te slaan: pomp het in vloeibare vorm in de zeebodem. Daar maken hoge druk en koude temperaturen het dichter dan water in de omringende rots, waardoor het niet naar de oppervlakte kan stijgen. (Bron: Daniel Schrag. Kunstenaar: Jared T. Williams)
Nu hebben onderzoekers van Harvard University en Columbia University een nieuwe methode voorgesteld om bijna onbeperkte hoeveelheden koolstofdioxide op te vangen - een techniek die volgens hen veilig zal zijn, evenals een praktische optie voor gebieden die ver van ondergrondse reservoirs liggen.
De onderzoekers stellen in een artikel dat deze week online is geplaatst in de Proceedings of the National Academy of Sciences, voor dat kooldioxide in het poreuze sediment een paar honderd meter in de zeebodem wordt gepompt in diepe delen van de oceaan (meer dan 3.000 meter diep). ), in wat een van de onderzoekers, Dan Schrag, hoogleraar geochemie aan Harvard, een vrij eenvoudige, permanente oplossing noemt.
De sleutel was het vinden van een goede plek, waar de druk en temperatuur van de omgeving ervoor zorgt dat koolstofdioxide dichter is dan de omringende vloeistoffen, waardoor het op zijn plaats blijft. Deze situatie doet zich voor op de bodem van de oceaan door een combinatie van hoge druk en lage temperaturen - een feit dat ook anderen hebben opgemerkt in voorstellen om koolstofdioxide op te slaan in diepe delen van de oceaan.
Maar dergelijke injecties zouden het leven in de oceaan doden, en, tenzij het in diepe loopgraven wordt vastgehouden, zou de koolstofdioxide door stromingen naar ondiepe gebieden kunnen worden vervoerd, waar het opnieuw in de atmosfeer zou kunnen komen.
Het inzicht van de onderzoekers was dat injecties in de zeebodem konden profiteren van de druk en temperatuur van de oceaan, terwijl de negatieve bijwerkingen van eerdere voorstellen werden vermeden. De kooldioxide, in vloeibare vorm, zou per schip of pijpleiding naar de opslaglocatie worden gebracht en in de zeebodem worden geleid met apparatuur zoals die door de olie-industrie wordt gebruikt voor het boren van diepzeebronnen. Eenmaal onder de zeebodem zou de kooldioxide een interactie aangaan met de omringende vloeistoffen en hydraatijskristallen produceren, die de rotsporiën zouden verstoppen en als een secundaire dop op de kooldioxide zouden dienen. In de loop van honderden jaren zou de koolstofdioxide oplossen in het omringende water, en dan zou het alleen maar het potentieel hebben om weg te lekken door diffusie, een langzaam proces dat miljoenen jaren zou duren, zeggen de onderzoekers. Binnen vijf jaar hopen ze een grootschalige praktijktest van deze nieuwe aanpak uit te voeren.
Terwijl de zorgen over de impact van de uitstoot van kooldioxide op de wereldwijde klimaatverandering toenemen, zoeken onderzoekers steeds meer naar manieren om de atmosfeer van het broeikasgas te ontdoen. Maar tot nu toe zijn projecten op industriële schaal beperkt gebleven. Een van hen is de oliegigant BP en GE die onlangs een project hebben aangekondigd voor de bouw van elektriciteitscentrales in Schotland en Californië die waterstof uit fossiele brandstoffen halen en het bijproduct van kooldioxide vasthouden. En Statoil in Stavanger, Noorwegen, scheidt overtollig koolstofdioxide af in aardgas dat wordt gewonnen in zijn mijnbouwactiviteiten in de Noordzee en injecteert het in ondergrondse reservoirs. Hoewel deze reservoirs zich onder de oceaan bevinden, staan ze onder te weinig water en te diep onder de zeebodem om de door Schrag en zijn collega's beschreven mechanismen te gebruiken.
De meest prominente opslagmethode tegenwoordig (het project van Statoil is een voorbeeld) omvat het afzetten van koolstofdioxide in ondergrondse geologische formaties zoals lege olievelden. Hier is de dynamiek tussen koolstofdioxide en omringende vloeistoffen anders dan die in de zeebodem, waar de oceaan de vloeistoffen koel houdt. Integendeel, deze formaties worden verwarmd door de aardkorst, en de hoge temperatuur maakt de koolstofdioxide minder dicht dan het water in de omringende rots, waardoor het vatbaar is om naar de oppervlakte te stijgen, zegt Schrag van Harvard.
Zeebodeminjecties bieden ook een enorme hoeveelheid opslagcapaciteit. Als alle bekende geologische reservoirs voor conventionele opslag bruikbaar zouden zijn, zouden ze alle kooldioxide die momenteel elk jaar wordt geproduceerd kunnen opslaan en dit gedurende 80 jaar blijven doen tegen de huidige emissiesnelheden. Daarentegen zou opslag op de zeebodem rond de Verenigde Staten alleen al duizenden jaren aan Amerikaanse koolstofdioxideproductie kunnen opslaan, schatten de onderzoekers.
Robert Socolow, mededirecteur van het Carbon Mitigation Initiative van Princeton University, merkt op dat de injectiemethode op de zeebodem het voordeel heeft dat deze intrinsiek veilig is. Maar hij zegt dat goed in kaart gebrachte reservoirs, weg van seismisch actieve gebieden, effectief kunnen worden afgedekt om te voorkomen dat het broeikasgas ontsnapt, en daarom zullen deze methoden een plaats blijven hebben.
De kosten voor de nieuwe zeebodemmethode zullen inderdaad variëren, zegt Schrag, maar zullen waarschijnlijk iets meer zijn dan voor opslag op het land. Het zou echter voordeliger kunnen zijn voor gebieden in de buurt van de oceaan, vooral die ver van een bekend geologisch reservoir. Zit je naast een grote wastafel, dan is die waarschijnlijk iets duurder. Als je in New Jersey bent en je moet de kooldioxide 300 mijl verpompen om bij zo'n bassin te komen, dan zou ik nee zeggen. Hij merkt op dat de kosten voor een methode van grootschalige opslag nog steeds onduidelijk zijn.
De behoefte aan robuuste, potentieel goedkope koolstofvastleggingsschema's is enorm, zegt Nathan Lewis, hoogleraar scheikunde aan Caltech. Hoewel het nog meer experimentele validatie vereist, zegt hij dat Schrags werk potentieel erg belangrijk is. Het moet zeer serieus worden overwogen.