Susan Hovorka sagte: „Wenn die Menschen den CO-Ausstoß reduzieren wollen2 - Während Sie die Vorteile fossiler Brennstoffe nutzen, können Sie diese nicht ausstoßen, sondern einfangen und speichern. ”
In einer wärmer werdenden Welt studieren Wissenschaftler eine Technik, die als bekannt ist Kohlenstoffabscheidung und -speicherung die Freisetzung des Treibhausgases CO zu verhindern2 aus Kohlekraftwerken und anderen Industrien in die Erdatmosphäre gelangen. Die Idee ist, den CO zu erfassen2 (Kohlendixoid) und pumpe es unter die Erde. Es handelt sich um eine neue Technologie, die global implementiert werden muss, um den atmosphärischen CO zu verbessern2 Ebenen, die den Planeten erwärmen. Aber wo auf der Erde kann CO2 von Kraftwerken unterirdisch gelagert werden? Und ist der Prozess sicher und effektiv? Die Forscherin Susan Hovorka vom Bureau of Economic Geology der University of Texas hat viele Standorte auf der Erde auf ihr Potenzial zur Speicherung von Kohlenstoff untersucht. Sie sprach mit EarthSky über die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse zu dieser aufkommenden Technologie. Dieses Interview wurde teilweise vom Bureau of Economic Geology an der University of Texas in Austin ermöglicht.
Susan Hovorka und Team von Cranfield, Mississippi Storage Research Site. Mit freundlicher Genehmigung von Susan Hovorka
Sie beschäftigen sich seit mehr als einem Jahrzehnt mit der Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff. Was ist das und warum wird es studiert?
Derzeit stoßen wir bei der Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen die Nebenprodukte CO aus2 und Wasserdampf in die Atmosphäre. Der Wasserdampf stört uns nicht. Aber der CO2 fährt nicht so schnell wie das Wasser Tatsächlich dauert es Jahrzehnte oder Jahrhunderte, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Und wir gewinnen immer mehr Energie aus fossilen Brennstoffen.
Eine unserer Möglichkeiten - statt CO zu emittieren2 in die Atmosphäre - ist die CO zu erfassen2 und legen Sie es wieder unter die Erde, woher der fossile Brennstoff kam, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden und die Zugabe von CO zu vermeiden2 zur Atmosphäre.
Wir lieben fossile Brennstoffe. Ich selbst mag fossile Brennstoffe in vielerlei Hinsicht: In meinem Auto, in meinem Ofen, um meinen Strom zu erzeugen. Aber es gibt so viele von uns auf dem Planeten, die Energie brauchen und verwenden. Die kumulative Wirkung des CO2 Die Emissionen in die Atmosphäre sind in Bezug auf Klima- und Meeresauswirkungen negativ. Wenn wir also unsere Energie haben wollen, aber nicht die Auswirkungen der CO-Einführung haben wollen2 In der Atmosphäre müssen wir eine Entscheidung treffen, um uns zu ändern.
Hier kommt die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff ins Spiel. Anstatt das CO zu emittieren2 In die Atmosphäre können wir es durch eine Reihe von verschiedenen chemischen Prozessen einfangen. Sie tun dies an einer Punktquelle, z. B. in einem Kraftwerk oder einer Raffinerie, die viel Kohlendioxid ausstößt. Sie erfassen es durch einen chemischen Prozess und komprimieren das CO2 zu hoher Dichte. Und dann versenden Sie es an einen sicheren, zulässigen Ort, um es in den Untergrund zu injizieren.
Ein einfaches Modell von CO2 Injektion. Mit freundlicher Genehmigung von Susan Hovorka
Ein Großteil unserer Forschung am Büro für Wirtschaftsgeologie der Universität von Texas besteht darin, diese sicheren Orte zu identifizieren. Und wir liefern die Informationen, die Aufsichtsbehörden, Investoren und Entscheidungsträger benötigen, um sicherzustellen, dass der Ort sicher ist.
Gibt es genügend unterirdische Orte, um Kohlenstoff in der Größenordnung zu speichern, die erforderlich ist, um den atmosphärischen CO zu verändern?2 Konzentrationen?
Es ist definitiv genug Platz unter der Erde. Viele Menschen denken, dass die Erde vollständig fest ist und dass es keinen Raum auf einer festen Erde geben würde. Die Leute denken, dass die Injektion einen Raum wie eine Höhle oder eine Ausgrabung benötigt. Aber die Räume, um die es hier geht, sind die Räume zwischen Sandkörnern.
Das ist also wie das Gleichnis vom Elefanten und den Ameisen. Viele Ameisen können einen Elefanten bewegen. Die Zwischenräume zwischen Sandkörnern sind winzige Zwischenräume, aber es gibt viele von ihnen - in der kilometerdicken Erdkruste vielerorts. Wir kennen diese Räume sehr gut, weil wir Ressourcen wie Wasser, Öl und Gas aus diesem Speicher auf der Erde beziehen.
Wir wissen also, wie schnell diese Ressourcen aus der Erde kommen können. Wir wissen auch ziemlich viel darüber, wie man Dinge zurück in die Erde bringt. An vielen Stellen haben wir bereits Flüssigkeiten in den Untergrund zurückgeführt. Wenn zum Beispiel Wasser aus dem Untergrund während des Ölfeldbetriebs oder aus Industrie- und Siedlungsabfällen gewonnen wird und wir die Oberfläche nicht stören möchten, recyceln wir das Wasser oder geben es zurück. Wir wissen, wie das geht.
Wenn wir den Kohlenstoff als fossilen Brennstoff extrahieren, müssen wir auf die gleiche Weise lernen, wie wir den Kohlenstoff als Kohlendioxid in die gleichen Räume zurückführen, aus denen er stammt.
Es wurden umfangreiche Studien durchgeführt, die vom US-Energieministerium und anderen Regierungen wie Australien, der Europäischen Union, Japan und China finanziert wurden. Die Antworten all dieser Regierungen, die von vielen Studien unterstützt werden, lauten, dass unterirdisch Platz für die Speicherung von Kohlenstoff vorhanden ist. Wir Wissenschaftler streiten uns vielleicht genau darüber, wie viel und was der beste Platz ist. Das Problem ist jedoch nicht, dass nicht genügend Speicherplatz vorhanden ist.
Wie gut wissen Wissenschaftler, was mit CO passieren wird?2 unterirdisch gelagert?
Diese Frage steht im Mittelpunkt unserer Forschung. Wir machen Experimente, bei denen wir kleine oder große Mengen CO injizieren2 in diese dicht instrumentierten Arrays, wie die in Cranfield, Mississippi, abgebildeten, wo wir genau beobachten, was passiert. Die kurze Antwort lautet: Wir wissen sehr gut, was mit Flüssigkeiten im Untergrund passiert.
Wir können einige Vorhersagen treffen. Wenn CO2 wird mit ausreichendem Druck in den Untergrund gespritzt, bewegt es das Wasser in den Porenräumen - den Räumen zwischen den Sandkörnern - heraus. Wie viel Energie es braucht, um das Wasser zu bewegen, hängt davon ab, was wir nennen Permeabilität, wie leicht sich die Flüssigkeiten bewegen können. Dies können wir im Labor oder durch Testen eines Brunnens messen.
Dann wissen wir, wie viel Energie wir benötigen, um es einzusetzen, und wir können es planen und sicherstellen, dass es sicher ist. Wie bei jedem anderen technischen Problem setzen wir eine Energiemenge ein, die unter der Stärke des Gesteins liegt. Wir verwenden einen technischen Ansatz, um die Festigkeit des Gesteins zu messen und um herauszufinden, wie viel Druck zu viel wäre.
Der CO2 bewegt sich unter der Erde. Es bewegt sich meist seitwärts, seitlich durch gebettete Felsen. Es versucht, sich schwungvoll zu erheben, es ist weniger dicht als das Wasser. Es steigt wie Öl und Gas nach oben, ist jedoch gegen Schichten mit geringer Permeabilität gefangen. Sie können sich diese Schichten als undurchlässig vorstellen, wie den Teller, auf dem Sie zu Abend essen. Flüssigkeiten werden nicht durchgelassen. Diese Schichten fangen das CO ein2 unter ihnen.
Messungen des Untergrunds - in einem Holztransporter an einem Forschungsstandort in Cranfield, Mississippi (der Draht befindet sich auf einer Spule, mit der Instrumente in den Brunnen gesenkt werden.) Mit freundlicher Genehmigung von Susan Hovorka
Ist es sicher, große Mengen CO zu lagern?2 unter Tage? Was sagt die Wissenschaft?
Jedes bedeutende technische Problem wie das Einspritzen großer Mengen CO2 Untergrund erfordert eine strenge Beurteilung. Es könnte unsicher sein, wenn es gedankenlos oder ignorant oder ohne korrekte Kontrolle über Ingenieurwesen und Geologie durchgeführt wird. Es ist nicht besonders schwierig, richtig zu machen. Das Injizieren von Flüssigkeiten unter Tage erfolgt seit etwa einem Jahrhundert.
Wir vom Bureau of Economic Geology waren an fünf abgeschlossenen Projekten beteiligt, in denen wir mit großen internationalen Teams intensiv geforscht haben. Wir haben einen Test beim ältesten CO gemacht2 Injektionsstelle in der Welt, das SACROC-Feld in Scurry County, Texas. Meine Kollegen Katherine Romanak und Rebecca Smyth gingen hinaus und maßen die Grundwasserqualität, um festzustellen, ob das Grundwasser durch jahrzehntelange tiefe Injektionen beschädigt worden war. Ihre Antworten waren, nein, es hat keinen Schaden gegeben. Tatsächlich ist das Grundwasser bei SACROC geringfügig besser als die umliegenden Gebiete, was teilweise auf die Investitionen für die Injektionstätigkeit zurückzuführen ist. Es ist ein sauberer Betrieb und das Grundwasser ist unbeschädigt.
Wir haben auch mit der Firma Denbury Resources zusammengearbeitet, die CO injiziert2 an einem Ort in Mississippi namens Cranfield. Und wir haben ein umfangreiches Überwachungsprojekt durchgeführt. In den letzten vier Jahren wurden 3,5 Millionen Tonnen eingespritzt. Wir haben intensive, tiefe Messungen vom Untergrund, vom Grundwasser, von der Oberfläche, die das CO zeigt2 wird beibehalten. Es wird kein Schaden angerichtet.
Wenn Menschen ihre CO 2 -Emissionen reduzieren wollen2 Eine der realen Möglichkeiten für die Erdatmosphäre ist, dass Sie fossile Brennstoffe einfangen und speichern können, anstatt sie zu emittieren.
Alles was Sie tun müssen, ist dafür zu bezahlen.
Es ist eine persönliche und finanzielle Entscheidung, die wir als Gemeinschaft von Energieverbrauchern treffen müssen. Wir haben jedoch die Möglichkeit, diese Option weiterzuentwickeln.