211service.com
Lagring av koldioxid under havet
Ett sätt att bekämpa globala klimatförändringar är att direkt fånga upp koldioxid, den huvudsakliga växthusgasen, när den släpps ut, och lagra den på ett säkert sätt. Men metoder för koldioxidbindning, särskilt pumpning av gasen in i underjordiska geologiska strukturer såsom uttömda oljereservoarer, är inte praktiska i många områden, och väcker farhågor för att den lagrade koldioxiden kommer att fly.
Ett bättre sätt att lagra koldioxid: Pumpa den i havsbotten i flytande form. Där högt tryck och kalla temperaturer gör det tätare än vatten i det omgivande berget, vilket hindrar det från att stiga upp till ytan. (Källa: Daniel Schrag. Artist: Jared T. Williams)
Nu har forskare vid Harvard University och Columbia University föreslagit en ny metod för att fånga nästan obegränsade mängder koldioxid – en teknik som de säger kommer att vara säker, såväl som ett praktiskt alternativ för områden som ligger långt från underjordiska reservoarer.
Forskarna föreslår i en artikel som publicerades online denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences att koldioxid pumpas in i det porösa sedimentet några hundra meter ner i havsbotten i djupa delar av havet (mer än 3 000 meter djupt) ), i vad en av forskarna, Dan Schrag, professor i geokemi vid Harvard, kallar en ganska enkel, permanent lösning.
Nyckeln var att hitta en sweet spot, där trycket och temperaturen i den omgivande miljön gör koldioxid tätare än omgivande vätskor, och därigenom fångar den på plats. Denna situation uppstår på havets botten på grund av en kombination av högt tryck och låga temperaturer – ett faktum som andra också har noterat i förslag om att lagra koldioxid i djupa delar av havet.
Men sådana injektioner skulle döda havets liv, och om koldioxiden inte binds i djupa diken, kan koldioxiden föras med strömmar till grunda områden, där den kan komma in i atmosfären igen.
Forskarnas insikt var att injektioner i havsbotten kunde dra fördel av havets tryck och temperatur, samtidigt som man undviker de negativa bieffekterna av tidigare förslag. Koldioxiden, i flytande form, skulle föras till lagringsplatsen med fartyg eller rörledning och ledas in i havsbotten med utrustning som den som används av oljeindustrin för att borra djuphavsbrunnar. Väl under havsbotten skulle koldioxiden interagera med de omgivande vätskorna och producera hydratiskristaller, som skulle täppa till stenporerna och fungera som ett sekundärt lock på koldioxiden. Under hundratals år skulle koldioxiden lösas upp i det omgivande vattnet och sedan bara ha potentialen att läcka ut genom diffusion, en långsam process som skulle ta miljontals år, säger forskarna. Inom de kommande fem åren hoppas de kunna genomföra ett storskaligt fälttest av detta nya tillvägagångssätt.
När oron över koldioxidutsläppens inverkan på den globala klimatförändringen ökar, söker forskare alltmer efter sätt att befria atmosfären från växthusgaserna. Men hittills har projekt i industriell skala varit begränsade. Anmärkningsvärd bland dem, oljejätten BP och GE tillkännagav nyligen ett projekt för att bygga kraftverk i Skottland och Kalifornien som utvinner väte från fossila bränslen och binder koldioxidbiprodukten. Och Statoil i Stavanger, Norge, separerar överskott av koldioxid i naturgas som utvinns i sin gruvverksamhet i Nordsjön och injicerar den i underjordiska reservoarer. Medan dessa reservoarer är under havet, är de under för lite vatten och för djupt under havsbotten för att använda de mekanismer som beskrivits av Schrag och hans kollegor.
Den mest framträdande lagringsmetoden nuförtiden (Statoils projekt är ett exempel) involverar avsättning av koldioxid i underjordiska geologiska formationer som utarmade oljefält. Här är dynamiken mellan koldioxid och omgivande vätskor annorlunda än i havsbotten, där havet håller vätskorna svala. Snarare värms dessa formationer upp av jordskorpan, och den höga temperaturen gör koldioxiden mindre tät än vattnet i den omgivande stenen, vilket gör den benägen att stiga till ytan, säger Harvards Schrag.
Havsbotteninjektioner erbjuder också en enorm mängd lagringskapacitet. Om alla kända geologiska reservoarer för konventionell lagring var användbara skulle de kunna lagra all koldioxid som för närvarande produceras varje år, och fortsätta göra det i 80 år med nuvarande utsläppshastigheter. Däremot kan enbart havsbottenlagring runt USA lagra tusentals år av amerikansk koldioxidproduktion, uppskattar forskarna.
Robert Socolow, meddirektör, för Princeton Universitys Carbon Mitigation Initiative, noterar att metoden för injektion av havsbotten har fördelen av att vara inneboende säker. Men han säger att välkarterade reservoarer, bort från seismiskt aktiva områden, effektivt kan täckas för att förhindra att växthusgasen flyr ut, och därför kommer dessa metoder att fortsätta att ha en plats.
Faktum är att kostnaderna för den nya havsbottenmetoden kommer att variera, säger Schrag, men kommer förmodligen att vara något högre än för landbaserad lagring. Det kan dock vara mer ekonomiskt för områden nära havet, särskilt de långt från en känd geologisk reservoar. Om du sitter precis bredvid en stor bassäng är det förmodligen något dyrare. Om du är i New Jersey och du måste pumpa koldioxiden 300 miles för att komma till en sådan bassäng, då skulle jag säga nej. Han konstaterar att kostnaden för någon metod för storskalig sekvestrering fortfarande är oklar.
Behovet av robusta, potentiellt billiga kolbindningssystem är enormt, säger Nathan Lewis, professor i kemi vid Caltech. Även om det fortfarande kräver mer experimentell validering, säger han att Schrags arbete är potentiellt mycket viktigt. Det borde övervägas mycket allvarligt.