211service.com
Przechowywanie dwutlenku węgla pod oceanem
Jednym ze sposobów walki z globalną zmianą klimatu jest bezpośrednie wychwytywanie dwutlenku węgla, głównego gazu cieplarnianego podczas jego emisji, i bezpieczne przechowywanie. Jednak metody sekwestracji dwutlenku węgla, w szczególności pompowanie gazu do podziemnych struktur geologicznych, takich jak wyeksploatowane zbiorniki ropy naftowej, nie są praktyczne w wielu obszarach i budzą obawy, że zmagazynowany dwutlenek węgla ucieknie.
Lepszy sposób na przechowywanie dwutlenku węgla: wpompuj go do dna morskiego w postaci płynnej. Tam wysokie ciśnienie i niskie temperatury sprawiają, że jest on gęstszy niż woda w otaczającej skale, uniemożliwiając jej wypłynięcie na powierzchnię. (Źródło: Daniel Schrag. Artysta: Jared T. Williams)
Teraz naukowcy z Harvard University i Columbia University zaproponowali nową metodę wychwytywania niemal nieograniczonych ilości dwutlenku węgla – technika, która według nich będzie bezpieczna, a także praktyczna opcja dla obszarów położonych daleko od podziemnych zbiorników.
Naukowcy, w artykule opublikowanym w tym tygodniu w Internecie w Proceedings of the National Academy of Sciences, proponują, aby dwutlenek węgla był wpompowywany do porowatego osadu kilkaset metrów w głąb dna morskiego w głębokich partiach oceanu (głębszych niż 3000 metrów). ), co jeden z badaczy, Dan Schrag, profesor geochemii na Harvardzie, nazywa dość prostym, trwałym rozwiązaniem.
Kluczem było znalezienie odpowiedniego punktu, w którym ciśnienie i temperatura otaczającego środowiska powodują, że dwutlenek węgla jest gęstszy niż otaczające go płyny, a tym samym zatrzymuje go w miejscu. Taka sytuacja ma miejsce na dnie oceanu z powodu połączenia wysokiego ciśnienia i niskich temperatur – fakt, który inni również zauważyli w propozycjach magazynowania dwutlenku węgla w głębokich partiach oceanu.
Ale takie zastrzyki zabiłyby życie oceaniczne, a dwutlenek węgla, o ile nie zostałby zamaskowany w głębokich wykopach, mógłby zostać przeniesiony przez prądy do płytkich obszarów, gdzie mógłby ponownie wejść do atmosfery.
Naukowcy doszli do wniosku, że iniekcje do dna morskiego mogą wykorzystać ciśnienie i temperaturę oceanu, jednocześnie unikając negatywnych skutków ubocznych wcześniejszych propozycji. Dwutlenek węgla w postaci płynnej byłby dostarczany do miejsca sekwestracji statkiem lub rurociągiem i wprowadzany do dna morskiego za pomocą sprzętu takiego jak ten używany przez przemysł naftowy do wiercenia studni głębinowych. Znajdując się pod dnem morskim, dwutlenek węgla wchodziłby w interakcje z otaczającymi płynami i wytwarzał kryształki lodu uwodnionego, które zatykałyby pory skalne, służąc jako wtórna osłona dwutlenku węgla. Naukowcy twierdzą, że przez setki lat dwutlenek węgla rozpuściłby się w otaczającej wodzie, a następnie miałby potencjał wycieku przez dyfuzję, powolny proces, który zajęłby miliony lat. W ciągu najbliższych pięciu lat mają nadzieję przeprowadzić zakrojone na szeroką skalę testy terenowe tego nowego podejścia.
Wraz ze wzrostem obaw o wpływ emisji dwutlenku węgla na globalną zmianę klimatu naukowcy coraz częściej szukają sposobów na pozbycie się gazów cieplarnianych z atmosfery. Jednak do tej pory projekty na skalę przemysłową były ograniczone. Wśród nich godny uwagi gigant naftowy BP i GE ogłosił niedawno projekt budowy elektrowni w Szkocji i Kalifornii, które pozyskują wodór z paliw kopalnych i sekwestrują produkt uboczny dwutlenku węgla. Natomiast Statoil w Stavanger w Norwegii oddziela nadmiar dwutlenku węgla z gazu ziemnego wydobywanego podczas operacji wydobywczych na Morzu Północnym i wtłacza go do podziemnych zbiorników. Chociaż zbiorniki te znajdują się pod oceanem, znajdują się pod zbyt małą ilością wody i zbyt głęboko poniżej dna morskiego, aby wykorzystać mechanizmy opisane przez Schraga i jego współpracowników.
Najbardziej znana obecnie metoda magazynowania (przykładem jest projekt Statoil) polega na składowaniu dwutlenku węgla w podziemnych formacjach geologicznych, takich jak wyeksploatowane pola naftowe. Tutaj dynamika między dwutlenkiem węgla a otaczającymi płynami jest inna niż w dnie morskim, gdzie ocean utrzymuje płyny w chłodzie. Formacje te są raczej ogrzewane przez skorupę ziemską, a wysoka temperatura sprawia, że dwutlenek węgla jest mniej gęsty niż woda w otaczającej skale, co sprawia, że ma skłonność do wynurzania się na powierzchnię, mówi Schrag z Harvardu.
Iniekcje z dna morskiego zapewniają również ogromną pojemność magazynową. Gdyby wszystkie znane geologiczne zbiorniki do konwencjonalnego przechowywania były nadające się do użytku, mogłyby one przechowywać cały dwutlenek węgla produkowany obecnie każdego roku i kontynuować to przez 80 lat przy obecnych poziomach emisji. W przeciwieństwie do tego, magazynowanie na dnie morskim w samych Stanach Zjednoczonych może przechowywać tysiące lat produkcji dwutlenku węgla w USA, szacują naukowcy.
Robert Socolow, współdyrektor inicjatywy Carbon Mitigation Initiative Uniwersytetu Princeton, zauważa, że metoda wstrzykiwania do dna morskiego ma tę zaletę, że jest samoistnie bezpieczna. Twierdzi jednak, że dobrze zmapowane zbiorniki, z dala od obszarów aktywnych sejsmicznie, można skutecznie przykryć, aby zapobiec ucieczce gazów cieplarnianych, i dlatego te metody nadal będą miały swoje miejsce.
Rzeczywiście, koszty nowej metody dna morskiego będą się różnić, mówi Schrag, ale prawdopodobnie będą nieco wyższe niż koszty magazynowania na lądzie. Może to być jednak bardziej ekonomiczne w przypadku obszarów w pobliżu oceanu, zwłaszcza tych oddalonych od znanego zbiornika geologicznego. Jeśli siedzisz tuż obok dużej umywalki, prawdopodobnie jest to nieco droższe. Jeśli jesteś w New Jersey i musisz przepompować dwutlenek węgla 300 mil, aby dostać się do takiego basenu, powiedziałbym, że nie. Zauważa, że koszt jakiejkolwiek metody sekwestracji na dużą skalę jest nadal niejasny.
Potrzeba solidnych, potencjalnie niedrogich schematów sekwestracji węgla jest ogromna, mówi Nathan Lewis, profesor chemii w Caltech. Chociaż nadal wymaga większej walidacji eksperymentalnej, mówi, że praca Schraga jest potencjalnie bardzo ważna. Należy to potraktować bardzo poważnie.