Susan Hovorka sagde: ”Hvis folk vil reducere CO -emissionerne2 - mens du nyder fordelene ved fossile brændstoffer - i stedet for at udsende, kan du fange og opbevare. ”
I en verden, der bliver varmere, studerer forskere en teknik, der er kendt som CO2-opsamling og opbevaring for at forhindre frigivelse af drivhusgas CO2 ind i Jordens atmosfære fra kulfyrede kraftværker og andre industrier. Tanken er at fange CO2 (kuldioxid), og pump det under jorden. Det er en ny teknologi, som skal implementeres på verdensplan for at gøre en forskel i atmosfærisk CO2 niveauer, der varmer planeten. Men hvor i alverden kan CO2 opbevares der fra kraftværker under jorden? Og er processen sikker og effektiv? Forsker Susan Hovorka fra University of Texas Bureau of Economic Geology har undersøgt mange steder på Jorden for deres potentiale for kulstoflagring. Hun talte med EarthSky om den nyeste videnskab om denne nye teknologi. Denne samtale blev delvist muliggjort af Bureau of Economic Geology ved University of Texas i Austin.
Susan Hovorka og team på Cranfield, Mississippi, oplagringsundersøgelsessted. Image høflighed Susan Hovorka
Du har studeret kulstoffangst og -lagring i mere end et årti. Hvad er det, og hvorfor studeres det?
For tiden, når vi udvinder energi fra fossile brændstoffer, udsender vi biprodukter CO2 og vanddamp ud i atmosfæren. Vanddampen generer os ikke. Men CO2 cykler ikke så hurtigt som vandet. Faktisk tager det årtier eller århundreder at komme tilbage til ligevægt. Og vi har udvundet mere og mere energi fra fossilt brændstof.
En af vores muligheder - i stedet for at udsende CO2 til atmosfæren - er at fange CO2 og læg det tilbage under jorden, hvor det fossile brændstof kom fra, hvilket gjorde mere af en lukket sløjfe og undgår at tilføje CO2 til atmosfæren.
Vi elsker fossile brændstoffer. Selv nyder jeg fossil brændstof på mange måder: i min bil, i min ovn, for at fremstille min elektricitet. Men der er så mange af os på planeten, der har brug for og bruger energi. Den kumulative virkning af CO2 emissionerne i atmosfæren er negative med hensyn til klimakonsekvenser og havpåvirkninger. Så hvis vi ønsker vores energi, men vi ikke ønsker at lide konsekvenserne af at sætte CO2 i atmosfæren er vi nødt til at træffe et valg om at ændre.
Det er her kulstoffangst og -lagring kommer ind. I stedet for at udsende CO2 i atmosfæren, kan vi fange det gennem en række forskellige kemiske processer. Du gør det ved en punktkilde, f.eks. Et kraftværk eller et raffinaderi, der håndterer en masse CO2-emissioner. Du fanger den ved en kemisk proces og komprimerer CO2 til høj densitet. Og så sender du den til et sikkert tilladt sted for at injicere det i undergrunden.
En enkel CO-model2 indsprøjtning. Image høflighed Susan Hovorka
Meget af vores forskning på University of Texas Bureau of Economic Geology drejer sig om at identificere disse sikre steder. Og vi leverer de oplysninger, som regulatorer og investorer og beslutningstagere har brug for for at sikre, at stedet er sikkert.
Er der nok steder under jorden til at lagre kulstof i den skala, der er nødvendig for at gøre en forskel i atmosfærisk CO2 koncentrationer?
Der er bestemt nok plads under jorden. Mange mennesker tænker på Jorden som fuldstændig solid, og at der ikke ville være plads i en solid Jord. Folk tror, at injektionen har brug for et rum som en hul eller en udgravning. Men de rum, vi har med at gøre her, er mellemrummet mellem sandkorn.
Så dette er som lignelsen om elefanten og myrer. En masse myrer kan flytte en elefant. Rummet mellem sandkorn er små rum, men der er mange af dem - i den kilometer tykke jordskorpe mange steder. Vi kender disse rum virkelig godt, fordi vi får ressourcer som vand, olie og gas fra denne opbevaring i Jorden.
Så vi ved, hvor hurtigt disse ressourcer kan komme ud af Jorden. Vi ved også en hel del om at sætte tingene tilbage i Jorden. Mange steder har vi allerede returneret væsker til undergrunden. For eksempel, hvis vand udvindes fra undergrunden under oliefeltoperationer eller fra industrielt og kommunalt affald, og vi ikke ønsker at forstyrre overfladen, genanvendes eller sætter vi vandet tilbage. Vi ved, hvordan vi gør det.
På samme måde, når vi udvinder kulstof som fossilt brændstof, er vi nødt til at lære, hvordan man sætter kulstof, som kuldioxid tilbage i de samme rum, det kom fra.
Der er foretaget omfattende undersøgelser, finansieret af det amerikanske energiministerium og andre regeringer som Australien, Den Europæiske Union, Japan og Kina. Svarene fra alle disse regeringer, støttet af mange undersøgelser, er, at der er plads under jorden til kulstoflagring. Vi videnskabsmænd kæmper måske om nøjagtigt hvor meget og præcist hvad det bedste rum er. Men spørgsmålet er ikke, at der ikke er nok plads.
Hvor godt ved videnskabsmænd, hvad der vil ske med CO2 opbevares under jorden?
Dette spørgsmål er vores forskning i fokus. Vi laver eksperimenter, hvor vi injicerer små eller store mængder CO2 ind i disse tæt instrumenterede arrays, som dem, der er afbildet i Cranfield, Mississippi, hvor vi observerer nøjagtigt, hvad der sker. Det korte svar er, at vi ved godt, hvad der sker med væsker i undergrunden.
Vi kan komme med nogle forudsigelser. Når CO2 indsprøjtes i undergrunden ved tilstrækkeligt tryk, det bevæger vandet ud i porerummet - mellemrummet mellem sandkornene. Hvor meget energi det tager at flytte vandet, afhænger af, hvad vi kalder permeabilitet, hvor let væskerne kan bevæge sig rundt. Dette er noget, vi kan måle i laboratoriet, eller vi kan måle ved at teste en brønd.
Derefter ved vi, hvor meget energi vi har brug for at sætte den i, og vi kan planlægge det og sørge for, at det er sikkert. Vi lægger i en mængde energi, der er under styrken af klippen, ligesom ethvert andet teknisk problem. Vi bruger en teknisk tilgang til at måle stenens styrke og for at finde ud af, hvor meget pres der ville være for meget.
CO2 bevæger sig under jorden. Det bevæger sig for det meste sidelæns, lateralt gennem sengede klipper. Den prøver at stige flydende, det er mindre tæt end vandet. Det vil stige opad, som olie og gas gør, men det er fanget mod lag med lav permeabilitet. Du kunne tænke på disse lag som værende uigennemtrængelige, som den tallerken, som du spiser din middag på. Væsker går ikke igennem det. Disse lag fælder CO2 under dem.
Foretagelse af målinger af undergrunden - inde i en bjælkebil på et forskningssted i Cranfield, Mississippi (ledningen er på en spole sænkende instrumenter ned i brønden.) Billedet er tilladt Susan Hovorka
Er det sikkert at opbevare store mængder CO2 underjordisk? Hvad siger videnskaben?
Ethvert væsentligt teknisk problem som injektion af store mængder CO2 underjordisk kræver en streng vurdering. Det kan være utrygt, hvis det blev gjort tankeløst eller uvidende eller uden korrekt tilsyn inden for teknik og geologi. Det er ikke særlig vanskeligt at gøre korrekt. Injektion af væsker under jorden er blevet udført i omkring et århundrede.
Vi her på Bureau of Economic Geology har været involveret i fem færdige projekter, hvor vi gjorde omfattende forskning med store internationale teams. Vi lavede en test ved det ældste CO2 injektionssted i verden, SACROC-feltet i Scurry County, Texas. Mine kolleger Katherine Romanak og Rebecca Smyth gik ud og målte grundvandskvaliteten for at se, om grundvandet var blevet beskadiget af årtiers dyb injektion. Deres svar var nej, der har ikke været nogen skade. Faktisk er grundvandet ved SACROC lidt bedre end de omkringliggende områder, delvis på grund af investeringerne i injektionsaktiviteten. Det er en ren operation, og grundvandet er ikke beskadiget.
Vi har også samarbejdet med virksomheden Denbury Resources, der indsprøjter CO2 på et sted i Mississippi kaldet Cranfield. Og vi har gennemført et overvågningsprojekt i stor skala. Der er nu blevet injiceret 3,5 millioner tons over cirka fire år. Vi har intensive, dybe målinger fra undergrunden, fra grundvandet, fra overfladen, der viser CO2 fastholdes. Der gøres ingen skade.
Hvis folk vil reducere deres CO 2 -emissioner2 til Jordens atmosfære - mens du stadig nyder fordelene ved fossile brændstoffer - er en af de virkelige muligheder i verden, at du i stedet for at udsende kan fange og opbevare.
Alt hvad du skal gøre er at betale for det.
Det er en personlig og økonomisk beslutning, vi har brug for for at træffe den som et samfund af energiforbrugere. Men muligheden er fuldt tilgængelig for os at komme videre med denne mulighed.