Wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen en de China University of Petroleum (Beijing) hebben aangetoond dat CO ₂ kan een betere hydraulische breekvloeistof (fracking) maken dan water. Hun onderzoek, gepubliceerd op 30 mei in het tijdschrift Joule , zou kunnen helpen de weg vrij te maken voor een milieuvriendelijkere vorm van fracking die ook zou dienen als een mechanisme voor het opslaan van vastgelegde atmosferische CO ₂ .

Fracking is een techniek die wordt gebruikt om hulpbronnen te winnen uit onconventionele reservoirs waarin vloeistof (meestal water gemengd met zand, schuimmiddelen, biociden, en andere chemicaliën) in het gesteente wordt geïnjecteerd, breken om de bronnen binnenin vrij te maken. Van de ongeveer 7-15 miljoen liter vloeistof die wordt geïnjecteerd, 30%-50% blijft in de rotsformatie na beëindiging van de extractie. Het hoge waterverbruik, milieurisico's, en frequente productieproblemen hebben geleid tot bezorgdheid over fracking bij zowel experts uit de industrie als milieuverdedigers.

"Niet-waterig breken zou een mogelijke oplossing kunnen zijn om deze problemen te omzeilen, " zegt Nannan Zon, een onderzoeker in het Shanghai Advanced Research Institute van de Chinese Academie van Wetenschappen. "We hebben gekozen voor CO ₂ het breken van een reeks opties omdat het proces meerdere voordelen biedt. Echter, we misten nog steeds een fundamenteel begrip van de technologie, wat van groot belang is voor de verdere ontwikkeling en inzet ervan."

Voordelen van CO ₂ fracturing omvat het elimineren van de noodzaak van een flinke watervoorziening (waardoor fracken levensvatbaar zou worden op droge locaties), het risico op schade aan reservoirs verminderen (zoals vaak gebeurt wanneer waterige oplossingen verstoppingen in de rotsformatie veroorzaken), en het voorzien van een ondergrondse opslagplaats voor afgevangen CO ₂ .

Echter, CO ₂ zal waarschijnlijk niet algemeen worden gebruikt als frackvloeistof, tenzij het effectiever is dan water bij de productie van hulpbronnen. Onderzoek naar de verschillen tussen CO ₂ en water als breekvloeistoffen op microscopisch niveau, Sun en zijn team verzamelden schalielagen uit Chongqing, China en brak ze met beide vloeistoffen. Ze vonden dat CO ₂ beter dan water, het creëren van complexe netwerken van fracturen met aanzienlijk hogere gestimuleerde volumes.

"We hebben aangetoond dat CO ₂ heeft een hogere mobiliteit dan water, en, daarom, de injectiedruk kan beter in de natuurlijke porositeit van de formatie worden gebracht, " zegt Sun. "Dit verandert het mechanisme waarmee de breuken worden gemaakt, het genereren van complexere breuknetwerken die resulteren in een efficiëntere productie van schaliegas."

Hoewel de onderzoekers denken dat deze technologie voor hydraulisch breken schaalbaar zal zijn, de grootschalige ontwikkeling ervan wordt momenteel beperkt door CO ₂ beschikbaarheid. De kosten van CO ₂ afgevangen uit emissiebronnen is nog steeds onbetaalbaar om CO . te maken ₂ een branchebrede vervanging van frackingvloeistoffen.

Het team merkt ook op dat zodra CO ₂ in de breuk is geïnjecteerd, het verkrijgt een lage viscositeit die het verhindert om effectief zand naar de breuken te transporteren. Aangezien het zand bedoeld is om de breuken te stutten terwijl schaliegas wordt gewonnen, het is van cruciaal belang dat wetenschappers leren om de viscositeit van de vloeistof te verbeteren, maar het team weet nog niet zeker hoe dit te doen, terwijl de kosten laag blijven en de ecologische voetafdruk wordt geminimaliseerd.

Als volgende stappen, de onderzoekers zijn van plan de grenzen van CO . te bestuderen ₂ fracturingtechnologie om beter te begrijpen hoe deze kan worden gebruikt. "Verder onderzoek is nodig om de effecten van het type reservoirs te identificeren, geomechanische eigenschappen en omstandigheden, CO ₂ gevoeligheid van de formatie, enzovoorts, " zegt Sun. "Bovendien, samenwerking met industrieën zal worden uitgevoerd om de praktische toepassing van de technologie te bevorderen."