Wetenschap
Menselijke activiteiten hebben een intense impact op de diepe ondergrondse vloeistofstroom van de aarde
De impact van menselijke activiteiten – zoals de uitstoot van broeikasgassen en ontbossing – op het aardoppervlak is goed bestudeerd. Nu hebben hydrologieonderzoekers van de Universiteit van Arizona onderzocht hoe mensen de diepe ondergrond van de aarde beïnvloeden, een zone die honderden meters tot enkele kilometers onder het aardoppervlak ligt.
"We hebben gekeken hoe de snelheid van de vloeistofproductie met olie en gas zich verhoudt tot de natuurlijke achtergrondcirculatie van water en hebben laten zien hoe mensen een grote invloed hebben gehad op de circulatie van vloeistoffen in de ondergrond", zegt Jennifer McIntosh, een professor aan de afdeling UArizona. of Hydrology and Atmospheric Sciences en senior auteur van een artikel in het tijdschrift Earth's Future waarin de bevindingen worden beschreven.
"De diepe ondergrond is voor de meeste mensen uit het zicht en uit het hart, en we dachten dat het belangrijk was om enige context te bieden aan deze voorgestelde activiteiten, vooral als het gaat om onze gevolgen voor het milieu", zegt hoofdonderzoeksauteur Grant Ferguson, een adjunct professor aan de afdeling Hydrologie en Atmosferische Wetenschappen van de UArizona en professor aan de School of Environment and Sustainability van de Universiteit van Saskatchewan.
Volgens de studie zullen deze door de mens veroorzaakte vloeistofstromen in de toekomst naar verwachting toenemen met strategieën die worden voorgesteld als oplossingen voor de klimaatverandering. Dergelijke strategieën omvatten:geologische koolstofvastlegging, waarbij kooldioxide uit de atmosfeer wordt opgevangen en opgeslagen in ondergronds poreus gesteente; geothermische energieproductie, waarbij water door hete rotsen circuleert om elektriciteit op te wekken; en lithiumwinning uit ondergrondse, mineraalrijke pekel voor het aandrijven van elektrische voertuigen. Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Saskatchewan in Canada, Harvard University, Northwestern University, het Korea Institute of Geosciences and Mineral Resources en Linnaeus University in Zweden.
"Verantwoord beheer van de ondergrond is van cruciaal belang voor elke hoop op een groene transitie, een duurzame toekomst en het beperken van de opwarming onder een paar graden", zegt Peter Reiners, professor aan de UArizona Department of Geosciences en co-auteur van het onderzoek. P>
Bij de olie- en aardgasproductie is er altijd een bepaalde hoeveelheid water, meestal zout, dat uit de diepe ondergrond komt, zei McIntosh. Het ondergrondse water is vaak miljoenen jaren oud en verkrijgt zijn zoutgehalte door verdamping van oud zeewater of door reactie met gesteenten en mineralen. Voor een efficiëntere oliewinning wordt meer water uit bronnen dichtbij het oppervlak aan het zoute water toegevoegd om de verwijderde hoeveelheid olie te compenseren en de reservoirdruk op peil te houden. Het gemengde zoute water wordt vervolgens opnieuw in de ondergrond geïnjecteerd. Dit wordt een cyclus van het produceren van vloeistof en het opnieuw injecteren ervan in de diepe ondergrond.
Hetzelfde proces vindt plaats bij de extractie van lithium, de productie van geothermische energie en de geologische opslag van koolstof, waarbij het resterende zoute water uit de ondergrond betrokken is en opnieuw wordt geïnjecteerd.
"We laten zien dat de vloeistofinjectie- of herlaadsnelheid van deze olie- en gasactiviteiten groter is dan wat er in de natuur voorkomt", aldus McIntosh.
Met behulp van bestaande gegevens uit verschillende bronnen, waaronder metingen van vloeistofbewegingen gerelateerd aan olie- en gaswinning en waterinjecties voor geothermische energie, ontdekte het team dat de huidige vloeistofbewegingssnelheden veroorzaakt door menselijke activiteiten hoger zijn in vergelijking met hoe vloeistoffen zich bewogen vóór menselijke tussenkomst. /P>
Naarmate menselijke activiteiten zoals het afvangen en vastleggen van koolstof en de extractie van lithium toenemen, voorspelden de onderzoekers ook hoe deze activiteiten zouden kunnen worden vastgelegd in het geologische record, dat wil zeggen de geschiedenis van de aarde zoals vastgelegd in de rotsen waaruit de korst bestaat.
Menselijke activiteiten hebben het potentieel om niet alleen de diepe ondergrondse vloeistoffen te veranderen, maar ook de microben die daar beneden leven, zei McIntosh. Terwijl vloeistoffen zich verplaatsen, kunnen microbiële omgevingen worden veranderd door veranderingen in de waterchemie of door nieuwe microbiële gemeenschappen van het aardoppervlak naar de ondergrond te brengen.
Met hydraulisch breken, een techniek die wordt gebruikt om ondergronds gesteente met vloeistoffen onder druk te breken voor de winning van olie en gas, kan een diepe rotsformatie die voorheen geen enkel detecteerbaar aantal microben had, plotseling een bloei van microbiële activiteit vertonen.
Er blijft veel onbekend over de diepe ondergrond van de aarde en hoe deze wordt beïnvloed door menselijke activiteiten, en het is belangrijk om aan die vragen te blijven werken, zei McIntosh.
"We moeten de diepe ondergrond gebruiken als onderdeel van de oplossing voor de klimaatcrisis", zei McIntosh. "Toch weten we meer over het oppervlak van Mars dan over water, rotsen en het leven diep onder onze voeten."