Sikker CO2-lagring
Sikker CO2-lagring
I oppslag i Dagbladet i dag og Bergens Tidende i forrige uke, fremstilles lagring av CO2 som livsfarlig og miljømessig av null verdi. Oppslagene er tendensiøse, og ikke en riktig framstilling av kunnskap og risiko ved lagring av CO2. ZERO går her igjennom fakta om CO2-lagring, basert på faktahefte fra CO2GeoNet- et europeisk kompetansenettverk av geologiske offentlige forskningsinstitutter.
I flere medieoppslag denne uken fremstilles lagring av CO2 som livsfarlig og miljømessig av mindre verdi. Det hevdes at jordskjelv og vindretninger kan føre til lekkasje og
sende kolossale CO2-skyer mot land. Dette er et eksempel på svært
useriøse risikovurderinger.
ZERO synes det er viktig at alle fakta om CO2-lagring og andre klimatiltak vurderes seriøst. Men diskusjonen må baseres på en korrekt og edruelig bruk av fakta og forskning på området. Og det må sees opp mot den store utfordringen som verden har i å redusere utslipp av klimagasser raskt nok og i stor nok skala. Dette for å minske sannsynligheten og konsekvensene av våre selvpåførte naturkatastrofer som globale klimaendringer. Endringer som vil gi mer ekstreme klimatiske forhold, som igjen øker sannsynligheten for at naturkatastrofer som flom og orkan kan inntreffe.
Sikker lagring av CO2 avhenger først og fremst av valg av egnet lagringssted, hvor mye som injiseres i hvor mange brønner over hvor lang tid, og valg av utstyr, riktig trykk og dyp, og egnede bergarter som må være til stede. Risikovurdering må
gjøres med bakgrunn i analyser og med et sammenligningsgrunnlag basert
på observasjoner og vitenskapelige faktorer – ikke på synsing og
marerittbeskrivelser.
Sannsynligheten for at en hendelse, i dette tilfellet en lekkasje fra et CO2-deponi, kan inntreffe, styres av faktorer som egenskapene til undergrunnen, injeksjonsraten, antall brønner og så videre. Vi kan aldri gardere oss mot naturkatastrofer som jordskjelv. Men også ved slike hendelser er dramatiske utslipp av CO2 som vil få helsemessig konsekvenser mindre sansynlige. Sikre lagringssteder for CO2 finner man i stabile soner på kontinentalsokkelen, som i Nordsjøen, er nettopp de som bør brukes til å lagre CO2 forsvarlig og sikkert.
Risiko for lekkasjer, og risiko ved eventuelle lekkasjer
CO2 ligger ikke som en stor boble som vil sprekke dersom den stikkes hull på. CO2 er spredt over et stort område og er inni små porer i porøs stein. En svamp kan være et godt bilde på hvordan reservoaret er. Denne svampen er laget av stein og har et svært høyt antall av små porehull.
Dersom det viser seg at det er sprekkdannelser i toppbergarten i et CO2-lager, som gjør at CO2 kan stige opp mot overflaten, er det en lang ferd opp til overflaten for CO2-en. Ved lekkasjer fra formasjoner under hav, vil CO2 bli løst opp i kontakt med havvannet og fraktes til overflaten med vannstrømmene, og kan dermed komme ut i atmosfæren etter mange år.
CO2 er kun farlig for helsen vår i svært høye konsentrasjoner. Med verdier opptil 50 000 deler/million (5 %) kan gassen forårsake hodepine, svimmelhet og kvalme. Verdier over dette nivået kan føre til dødsfall ved langvarig eksponering, spesielt fra kvelning når oksygenkonsentrasjonen faller under 16 %, som er minimumsverdien vi behøver for å leve. Hvis CO2 lekker opp til et åpent eller flatt område, vil gassen raskt spres i luften, selv med meget svak vind. Den mulige risikoen for befolkningen er dermed begrenset til lekkasjer i lukkede miljøer eller topografiske forsenkninger, der konsentrasjonen kan øke fordi CO2 er tyngre enn luft og har en tendens til å samle seg nær bakken. Det er nyttig å ha kunnskap om områder med utgassing for å hindre ulykker og håndtere risiko. I virkeligheten bor mange mennesker i områder med daglig utslipp av naturgass. I Italia, i Ciampino i nærheten av Roma, finnes det hus som ligger 30 meter fra gasskanaler. Her er CO2- konsentrasjonen i jordsmonnet 90 % og det slippes daglig ut ca. 7 tonn med CO2. De lokale innbyggerne unngår farer ved å følge enkle forholdsregler, som å unngå å sove i kjelleren og å sørge for god ventilasjon i husene.
Hendelsen ved innsjøen Nyos
Ett brått utslipp av CO2 fra den vulkanske krater-liknende innsjøen Nyos i Kamerun i 1986 førte til at minst 1.700 mennesker døde. I følge en rapport fra IEA GHG var årsaken til denne hendelsen en rekke svært sjeldne faktorer. En slik kraterinnsjø er lokalisert på toppen av vulkan og omringet av høye kratervegger. Innsjøen flyter gjerne over ,og i dette tilfelle ned i en underliggende dal. I tropiske strøk kan slike innsjøer være svært dype og stillestående. Vannet i dem blir ofte lagdelte med liten utsikfting av vann, siden det er liten forskjell på årstider og sesonger. CO2 kan dermed samle seg og gå opp gjennom sprekker og frakturer i kratersjøens ulike lag og oppløses i de lavere nivåene av innsjøen (og øker dermed dens tetthet), slik at den blir mettet av CO2. Når vannet blir mettet med CO2, kan enhver forstyrrelse som får det nedre vannet til å stige (feks. vulkansk aktivitet), føre til frigjøring av CO2 fra vannet. Siden CO2 er tyngre enn luft betyr topografien rundt området hvor lekkasjen skjer, mer enn selve størrelsen på utslippet. Topografien med høye fjell rundt den nedre innsjøen, førte til at CO2en fikk samle seg som en sky inne i dalen i stedet for å spre seg over et større område og dermed ikke føre til en slik katastrofe.
En slik katastrofe ville ikke kunne skje med deponert CO2 dersom dette blir tatt hensyn til ved lokalisering av et egnet deponi. De store utslippene av naturlig forekommende CO2, som har ført til tap av liv, kan sees på som svært unike geologiske situasjoner. Dette er enten tropiske kraterinnsjøer som ikke får en utskifing av vann, og dermed fylles av CO2 på grunn av vulkansk aktivitet. Eller motsatt: ett resultat av at en grunn CO2-ansamling som fører til vulkansk aktivitet. Dette kan være en forløper til ett vulkansk utbrudd, fordi sprekker i grunnen åpner seg før det så skjer en eksplosjon. Slike geologiske situasjoner har ingenting til felles med stabile sedimentære formasjoner, hvor CO2 er foreslått lagret. Deponering under havbunnen vil ikke kunne føre til en slik katastrofe for mennesker, men kan i spesielle tilfeller føre til påvirkning på det marine liv på lik linje med deponering av CO2 på store havdyp.
Overvåking
Overvåking av ett lager er viktig for å kontrollere og optimalisere injiseringsprosessen, for å minimere eller hindre enhver innvirkning på mennesker, dyreliv og økosystemer i nærheten av lagringsstedet, og for å sikre reduksjon av globale klimaendring. Samt å gi offentligheten den informasjonen de trenger for å forstå at lagringsstedet er sikkert, og for å skape forståelse blant folk flest.
Valg av passende overvåkingsteknikker vil avhenge av stedets tekniske og geologiske egenskaper, og også av målet med overvåkingen. Det finnes allerede en rekke overvåkingsteknikker tilgjengelig, og mange av disse er veletablerte i olje- og gassindustrien. Disse teknikkene blir nå tilpasset for bruk i forbindelse med CO2. Det pågår forskning på optimalisering av eksisterende metoder eller utvikling av nye teknikker hvor målsetningen er å forbedre datakvalitet og pålitelighet, redusere kostnader, automatisere driften og skape effektivitet. CO2Geonet konkluderer med at det er mulig i dag å overvåke et CO2-lager med de mange teknikker som finnes på markedet eller som er under utvikling.
Trenger flere CO2-lagringsprosjekter for forbedrede overvåkingsmetoder
I innlegg fra sjefsingeniør i Sintef, Erik Lindeberg, trekkes det fram at pionérprosjektene er faktisk også nødvendige for å komme videre med å skaffe ytterlige kunnskap for å forbedre overvåkingsmetoder og for modellene for å utvikle bedre letemetoder etter egnede lagre og kapasitetsberegninger. Både kunnskap fra laboratoriestudier og felterfaringer er nødvendig, men de utvikles best når de går hånd i hånd i den fasen vi er i nå.
Fullt mulig å ha lager for Mongstad og Kårstø klart lenge før 2018
Oljedirektoratet ledet i 2007 arbeidet med å gjennomføre en mulighetsstudie på alternative lagringssteder på sokkelen. Dette arbeidet pekte på tre mulig lagringssteder: To steder i Utsira-formasjonen, i området ved Sleipner, og i Johansen-formasjonen. Forprosjekteringsfasen for transport og lagring skulle etter planen vare frem til september 2009, da underlaget for investeringsbeslutning skulle være klar for overlevering til Olje- og energidepartementet. Prosessen ble lagt på vent i 2009, da hele CCS prosjektet ble utsatt av regjeringen med begrunnelse i den usikre driftsituasjonen for gasskraftverket på Kårstø.
Utsiraformasjonen er en meget godt utforsket formasjon
Utsira-formasjonen er faktisk en av de mest utforskede på hele sokken. Det finnes over hundre brønner med data fra formasjonen og, enda viktigere, fra de lagene som utgjør forseglingen over formasjonen. Den er videre studert med seismiske undersøkelser. Det er tatt kjerneprøver av både lagringsbergarten og takbergarten. Disse er analysert på flere laboratorier. Det har vært injisert ca 10 millioner tonn CO2 over 11 år og denne CO2-ens bevegelser i formasjonen har vært overvåket ved hjelp av geofysiske metoder. Dette har skaffet oss ennå bedre kunnskap om formasjonen og forseglingen. Helt fra begynnelsen av prosjektet har forskere fra ulike laboratorier i fem land i Europa deltatt i forskningsprosjekt som planlegger overvåkingen og analyserer resultatene. Over hundre vitenskapelige artikler er publisert. Ikke alle funn har entydige tolkninger, men ingen funn så langt tyder på at forseglingen over formasjonen ikke er tilstrekkelig tett for langsiktig lagring av CO2.
Stor sikkerhet for langtidslagring av CO2
I følge IPCCs
spesialrapport om CCS fra 2005, er det svært sannsynlig at over 99% av
mengde lagret CO2 vil forbli i reservoaret etter 100 år for store CO2
lagringsprosjekter gjennomført på en tilfredstillende måte med
kartlegging og overvåking. Samt at det er sannsynlig at over 99% av mengde
lagret CO2 vil være i reservoaret etter 1000 år. Studier av
CO2-injeksjonen på Weyburn i Canada viste at innen 5000 år var det 95%
sannsynlighet for at mindre enn 1% av lagret CO2 vil slippes ut i
atmosfæren (Walton et al. Fant 2005) og en annen studie av samme
lagringsted konkluderte med ingen utslipp til atmosfæren i løpet av 5000
år i det hele tatt (Zhou et al, 2005).
Hundrevis av etablerte underjordiske lagre av naturgass. Underjordisk lagring av naturgass prosjekter har operert i nesten et århundre i mange deler av verden, og gitt kunnskap relevant for CO2-lagring. Lagrene er etablert for å gi balanse for sesongmessige endringer i etterspørsel og produksjon av gass. Flertallet av gasslager prosjekter er i avsluttende olje-og gassreservoarer og saltløsning formasjoner, og huler i saltformasjoner har også blitt mye brukt. Tilsammen er det 634 geologiske lagre i 25 land. Det totale volumet av gass som er lagret i denne måten er 340 milliarder m3, noe som tilsvarer lagerkapasitet på 270 GtCO2 (Freund & Kårstad 2007).
 
Figurer: Naturgasslagre i Europa og sentral Asia. (Kilde, IPCC, 2005) og Naturgass lager under Olympia stadion i Berlin, med totalt lagringskapasitet på ca 1 milliard m3 (Kilde: GASAG).
Geologiske formasjoner som er egnet for lagring av CO2
Potensielle
reservoarer for geologisk sikker lagring av CO2 finnes rundt om i
verden, og med stor lagringskapasitet. Det finnes tre hovedalternativer
for lagring av CO2:
1. Uttømte olje- og gassfelter – velkjente på grunn av leting etter,
og utvinning av hydrokarboner, med umiddelbare muligheter for lagring av
CO2.
2. Saltholdige, vannførende lag (aquiferer)
3. Ikke utvinnbare kullforekomster – et mulig fremtidig alternativ i
tillegg dersom man har funnet en løsning på injisering av CO2 i kull med
dårlig permeabilitet.
Det kreves inngående kunnskap om feltet og geovitenskaplig erfaring
for å vurdere om underjordiske strukturer egner seg til geologisk
lagring av CO2. Potensielle lagringsreservoarer for CO2 må oppfylle
mange kriterier. Her er de viktigste:
- Tilstrekkelig porøsitet, permeabilitet (et mål for gjennomstrømlighet av materiale) og lagringskapasitet.
- Tilstedeværelse
av en overliggende, tett bergart – den såkalte “takbergarten” (f.eks.
ukonsolidert leire, leirstein, mergel, saltstein), som hindrer CO2 fra å
bevege seg oppover.
- Tilstedeværelse av et “lokk”, f.eks. en
kuppelformet takbergart, som kan kontrollere graden av CO2-migrasjon
innenfor lagringsformasjonen.
- Plassering dypere enn 800 m, der
trykk og temperaturer er høye nok til å lagre CO2 i komprimert, flytende
form slik at man maksimerer den lagrede mengden.
Naturen har demonstrert sikker lagring av CO2 igjennom millioner
av år
I naturen finner vi mange steder at geologiske lag kan være
så tette at de kan holde på olje og gass og CO2 i millioner av år. Det
er interessant å merke seg at underjordisk lagring av CO2 ikke er en
menneskelig oppfinnelse. Eksempeler på det er rekken med åtte naturlige
CO2-reservoarer i det sørøstlige Frankrike. Disse ble oppdaget under
oljeleting på 1960-tallet. Disse, og mange andre naturlige forekomster,
beviser at geologiske formasjoner er i stand til å lagre CO2 sikkert og
effektivt over svært lang tid.
Figur: Eksempler på naturlige lagre med CO2 globalt, Kilde:
IPCC spesialrapport om CCS, 2005
Hvordan blir CO2 bundet i reservoaret
Når CO2 injiseres inn
i reservoaret, fylles bergartens porer. Disse er i de fleste tilfeller
allerede fylt med vann eller saltløsning (dvs. saltvann). Det allerede
noe vann i porene, og bare en liten del kan brukes til lagring av CO2,
generelt kun 1-3 %. Det er tre mekanismene som binder CO2 i formasjonen
som er med på å gi økt langtidssikkerhet for lagringen, i tillegg til
den strukturelle fangingen av CO2 under takbergarten.
- Samling i små porer. En restfelle oppstår når porene i
reservoarbergarten er så trange at CO2 ikke lenger kan bevege seg
oppover. Denne prosessen finner i hovedsak sted under migrasjon av CO2
og kan vanligvis samle noen få prosent av injisert CO2, avhengig av
egenskapene til reservoarbergarten.
- Oppløsning i vann. Injisert
CO2 løses opp av vann/saltløsning som allerede finnes i porene
i reservoaret. En følge av dette er at vannet med oppløst CO2 blir
tyngre enn vann uten, og får en tendens til å bevege seg ned mot bunnen
av reservoaret. Oppløsningsfarten avhenger av kontakten mellom CO2 og
vann/saltløsning. På grunn av at injisert CO2 beveger seg oppover, mens
vann med oppløst CO2 beveger seg nedover, er det stadig fornyelse i
kontakten mellom vann/saltløsning og CO2. Disse prosessene er relativt
langsomme fordi de foregår i trange porer. Grove estimater for det
nåværende prøveprosjektet på Sleipnerfeltet i Nordsjøen indikerer at ca.
15 % av injisert CO2 oppløses etter 10 års injisering.
- Mineralisering. CO2,
spesielt i kombinasjon med vann/saltløsning i reservoaret, kan reagere
med mineralene som bergarten består av. Visse mineraler kan løses opp,
mens andre kan felle ut, avhengig av surhet og mineralene som finnes i
bergarten. Estimater for Sleipner indikerer at dette er en svært treg
prosess, slik at etter 10 000 år vil 5 % av injisert CO2 være
mineralisert, mens 95 % vil være oppløst i vann og ingen CO2 vil være
igjen i flytende form.
---
Mer informasjon om sikkerhet ved CO2-lagring
- CO2GeoNet er et europeisk
kompetansenettverk (‘network of excellence’) som er engasjert for å gi objektiv
og vitenskapelig korrekt informasjon om sikkerheten og effektiviteten ved
geologisk lagring av CO2. Partnerskapet består av over 150 forskere ved 13
offentlige forskningsinstitutter, hvor hver partner har høy internasjonal
profil innen alle aspekter av forskning på geologisk lagring av CO2. Et av
målene til CO2GeoNet er å spre klar og objektiv vitenskapelig informasjon om de
tekniske aspektene av geologisk lagring av CO2. I hefte har de
forklart hvordan geologisk lagring av CO2 kan gjennomføres, i hvilke tilfeller
det er mulig, og hva som er kriteriene for sikker og effektiv implementering.
- What does CO2 geological storage really mean? (CO2GeoNet)
- Hva betyr geologisk lagring egentlig? (samme brosjyre oversatt til norsk)
- ZERO fakta-database om CO2-lagring (engelsk)
Oppslag i media:
Tidligere innlegg kritiske til CO2 lagring av professor i oseanografi, Geofysisk institutt, UiB Peter M. Haugan, og svar fra Erik Lindeberg, Sjefsforsker SINTEF Petroleumsforskning:
- Farlig CO2-lagring. Kronikk i BT, des 2007. Peter M. Haugan, professor i oseanografi, Geofysisk institutt, UiB
- Sikker CO2-lagring er fullt mulig, svarinnlegg i BT, jan 2008. Erik Lindeberg, Sjefsforsker SINTEF Petroleumsforskning.
- - Tar for lett på CO2-fare, opplag med Haugan i BT jan 2009.
- Vi er i gang, svarinnlegg i BT april 2009, Erik Lindeberg.
|
Facts:
Removing CO2 from a point source and depositing it in deep geological formations is called carbon capture and storage. You will also find terms like CO2 storage, CO2 handling, or CO2 sequestration used for approximately the same thing. CCS is a widely used acronym for the capture, transport and storage process as a whole.
Read more:
What is CCS?
Why CCS?
Frequently asked questions about CCS
NEWS ABOUT CCS
ZERO holds a seminar about CCS (Carbon Capture and Storage) applied on industrial emissions sources. This takes place in Berlin, the 20th o (...)
03.Feb.2012
Read more..
The United Nations has invited potential hosts of a new Climate Technology Centre (CTC) to step forward with proposals. The centre aims to d (...)
27.Jan.2012
Read more..
The Global CCS Institute has announced funding for three of Australia’s key carbon capture and storage initiatives. (...)
18.Jan.2012
Read more..
The European Commission has published a new Materials Roadmap, which proposes key research and development needed to advance low-carbon ener (...)
12.Jan.2012
Read more..
|
