Op het eerste gezicht, het klinkt bijna gek. Kunnen we echt de uitstoot van kooldioxide uit een industriële fabriek nemen en ondergronds opslaan? Er achter komen, er vindt momenteel onderzoek plaats om te testen of een dergelijk idee niet alleen levensvatbaar maar ook veilig is, en bewijs dat aan het publiek.

Deze aanpak staat bekend als koolstofafvang en -opslag (CCS) en bestaat al tientallen jaren, maar is nooit echt van de grond gekomen. In zijn recente rapporten, echter, het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering van de VN (IPCC) zei dat CCS een sleutelrol zou kunnen spelen als we onze klimaatdoelstellingen in de komende jaren willen halen.

Als alles goed is gedaan, de tekenen zijn veelbelovend. Studies hebben aangetoond dat CO2 veilig ondergronds kan worden opgeslagen, zoals in diepe, poreuze rotsformaties, voor duizenden jaren, en we hebben zelfs natuurlijke hoeveelheden CO2 gevonden die al miljoenen bestaan.

De publieke en wetenschappelijke opinie over CCS blijft verdeeld, echter, niet in de laatste plaats omdat de aanpak het verdere gebruik van fossiele brandstoffen lijkt aan te moedigen in plaats van over te schakelen op hernieuwbare energiebronnen. Het is ook onduidelijk hoeveel CCS kan worden opgeschaald.

Naar schatting kan tot 90% van de koolstofemissies van het industriële gebruik van fossiele brandstoffen worden opgevangen door CCS, wat heeft geresulteerd in meer dan een dozijn grootschalige projecten die de afgelopen twee decennia over de hele wereld hebben plaatsgevonden. Maar er blijven vragen over hoe effectief CCS werkelijk is, naast lage acceptatiepercentages als gevolg van een beperkte businesscase en aanhoudende publieke zorgen over veiligheid.

Een belangrijk punt van zorg bij CCS is dat CO2 uit deze ondergrondse reservoirs in de omringende lucht zou kunnen lekken en zou kunnen bijdragen aan klimaatverandering. of de nabijgelegen watervoorzieningen aantasten. Een andere is het risico van door de mens veroorzaakte trillingen veroorzaakt door de opbouw van druk onder de grond, bekend als geïnduceerde seismiciteit.

Wetenschappers in een project genaamd ENOS doen onderzoek op vijf testlocaties in heel Europa om enkele van de problemen te onderzoeken waarmee koolstofopslag wordt geconfronteerd.

"Het algemene doel van ENOS is het demonstreren van veilige en beveiligde opslag, " zegt Rowena Stead, projectmanager bij het Franse Bureau voor Geologisch en Mijnbouwonderzoek (BRGM), dat het project coördineert. "Dat omvat het ontwikkelen en testen van technieken in het veld en in reële omstandigheden."

Injectie

Om het probleem van lekkage en veilige opslagtechnieken te onderzoeken, ENOS doet onderzoek naar het injecteren – of pompen – van CO2 in de grond bij de Hontomin Technology Development Plant (TDP), nabij de stad Burgos in Spanje, waar CO2 wordt gepompt in een 1, 600 meter diepe bron naast een ondergronds reservoir.

Loopt tot september 2020, het project zal een verscheidenheid aan ondergrondse en oppervlaktesensoren gebruiken om de putten te bewaken en te zoeken naar gas dat naar de nabijgelegen watervoorziening zou kunnen lekken.

ENOS zal ook geofysische sensoren gebruiken om seismische activiteit te monitoren, zoals trillingen, veroorzaakt door het injecteren van CO2.

"De omvang van dergelijke gebeurtenissen is klein, wat betekent dat het risico op trillingen aan de oppervlakte nul is, " zegt dr. Pascal Audigane, hoofd van de unit grondwatervoorraden van het BRGM. "Maar geofysische monitoringtools kunnen deze gebeurtenissen detecteren om elk risico op onverwachte druk te voorkomen."

ENOS gaat modelleren hoe seismische golven veroorzaakt door CO2-injecties door de grond bewegen. Het idee is dat als we weten hoe deze trillingen worden veroorzaakt, dit zou dan kunnen helpen bij de selectie van toekomstige koolstofopslaglocaties die een minimaal risico vormen.

Op nog twee locaties in het VK en op Sardinië, Italië, die binnenkort beginnen te injecteren, ENOS zal ook experimenten uitvoeren om te begrijpen hoe bovenliggende rotsen of breuken - plaatsen in de grond waar stenen langs elkaar glijden - bijdragen aan lekkage. Deze experimenten zijn bedoeld om betere detectietools te ontwikkelen en veilige sites te selecteren.

De sleutel tot het onderzoek van ENOS zal niet alleen zijn om te testen of CCS veilig en levensvatbaar is, maar ook om de zorgen van het publiek aan te pakken. Volgens Stead, ENOS heeft bijeenkomsten gehouden met lokale gemeenschappen in de buurt van de testlocaties om hun vragen te beantwoorden en uit te leggen hoe de technologie werkt.

Volle cirkel

Terwijl ENOS de veiligheid van koolstofopslag nog aan het testen is, een ander project genaamd CarbFix2 in IJsland demonstreert hoe te vangen, transporteren en permanent opslaan van koolstof als mineraal. Dit bouwt voort op een eerder project waarin werd getest hoe CO2 kan worden afgevangen en in rotsformaties kan worden geïnjecteerd.

Het project, die in augustus 2017 begon, duurt drieënhalf jaar en vindt plaats in de geothermische centrale Hellisheidi nabij de IJslandse hoofdstad Reykjavik. Hier, CO2 wordt afgevangen uit de plant, via pijpleidingen getransporteerd en vervolgens honderden meters onder de grond opgeslagen.

Om de problemen van lekkage aan te pakken, CarbFix2 heeft een nieuwe oplossing. Ze lossen hun CO2 op in water voordat het ondergronds wordt geïnjecteerd, wat betekent dat het wordt opgelost in vloeistof in plaats van in een gas. En ze hebben basaltsteen gekozen als hun opslagplaats, die reageert met koolstof om calciet te vormen.

"We doen de injectie op een totaal andere manier dan (traditionele) opslag van koolstofafvang, " zei projectcoördinator Dr. Edda Sif Aradóttir, plaatsvervangend directeur bij Reykjavik Energy. "Dus we hoeven ons geen zorgen te maken over lekken."

Om seismische activiteit aan te pakken, beheert de fabriek nauwlettend de injectie van water en opgeloste gassen om trillingen in een reeds seismisch actief gebied te voorkomen. Het type gesteente is ook belangrijk - een hoge permeabiliteit en porositeit zorgen ervoor dat de CO2 gemakkelijker kan circuleren zonder verstopt te raken.

Het grootste risico in dit project komt niet van de CO2-afvang, vervoer of opslag, merkt dr. Aradóttir op, maar eerder van de co-vangst van waterstofsulfide (H2S), die ook in de fabriek wordt geproduceerd. In hoge concentraties kan dit giftig zijn, er moet dus voor worden gezorgd dat gaslekken bij het afvangproces worden vermeden die schadelijk kunnen zijn voor werknemers.

CarbFix2 heeft een volledige CCS-cyclus aangetoond door het vastleggen, transporteren en opslaan van CO2 à € 22 per ton, wat minder is dan de helft van eerdere kostenramingen. Momenteel, hun systeem vangt ongeveer 35% van de CO2 van de plant op, maar Dr. Aradóttir zei dat er geen problemen zouden zijn om dit op te schalen naar 100%. "We hebben theoretisch meer dan genoeg capaciteit om alle CO2 die vrijkomt bij verbranding (fossiele brandstoffen) permanent op te slaan, " ze zei.

Voordat dat kan gebeuren, er zou de politieke wil moeten zijn om te investeren in koolstofopslag, volgens Dr. Aradóttir. De sleutel daartoe zal het aanpakken van veiligheidsproblemen zijn. Maar als projecten zoals ENOS en CarbFix2 kunnen bewijzen dat de technologie zowel veilig als levensvatbaar is, dan is het misschien belangrijk voor onze toekomst. '(Het) kan een belangrijke factor zijn in de strijd tegen klimaatverandering, " ze zei.