2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A Big Sky államok síkságai alatt, ahol a Columbia és a Snake folyók a Csendes-óceán felé kanyarognak, geológiai válasz lehet az egyik legégetőbb környezeti problémánkra: túl sok szén-dioxid a levegőben. Az üvegházhatású gáz megfogja a hőt, hogy hozzájáruljon a légkör lassú felmelegedéséhez. Az emberek számára, akik az elmúlt 200 évben szenet pumpáltak ki a földből, a megoldás egy része az lehet, hogy végre megtanulják, hogyan kell fordítani.
Három idahói egyetem kutatóival együtt az Idaho Fallsban található Idaho National Laboratory geológusai azt fogják tesztelni, hogy a Columbia és a Snake folyó síkságai alatt bővelkedő vulkáni kőzetek mennyire tárolják a szén-dioxidot. Az INL, az Idaho Egyetem, a Boise Állami Egyetem, az Idaho Állami Egyetem Pocatellói Egyeteme és a Battelle Pacific Northwest Division (Richland, Wash.) kutatói most készülnek arra, hogy a gázt a föld alatti vulkáni baz altkőzetbe fecskendezzék, és figyelemmel kísérjék, hogy a kőzet képes-e megtartani. azt. Ez a legnagyobb a számos helyszíni teszt közül, amelyekért az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és magáncégek júniusban 17,9 millió dollárt ítéltek oda a Big Sky Carbon Sequestration Partnershipnek.
A Big Sky egyike annak a hét regionális koalíciónak, amely a kormány, a kutatás és az ipar tagjaiból áll országszerte. Az elkövetkező négy évben ezek a csoportok helyszíni teszteket fognak végezni, hogy megkezdjék a szénmegkötést a koncepciótól a valóságig.
„Végső soron arra törekszünk, hogy megteremtsük a szén-dioxid-megkötéshez szükséges infrastruktúrát ebben a régióban” – mondja David Shropshire, az INL mérnöke és a Big Sky partnerség igazgatóhelyettese. A Big Sky vezető intézménye, a bozemani Montana State University koordinálja a szárazföldi teszteket, például az újraerdősítést és a vetésforgót a szén-dioxid felszívása érdekében. Idaho kutatói a sziklában való tárolást vizsgálják.
A Big Sky partnerség területén, amely magában foglalja Idaho-t, Montanát, Wyomingot, Dél-Dakotát és Washington és Oregon keleti részét, a vulkáni baz alt 85 000 négyzetmérföldet fed le, ami Idaho államnak felel meg. A csoport előzetes számításai szerint ez a baz alt több mint 100 milliárd tonna szén-dioxidot képes tárolni – annyit, amennyit az Egyesült Államok összes széntüzelésű erőműve 20 év alatt termel. Világszerte a baz alt a hatalmas Deccan-fennsíkon található, amely Közép- és Dél-India nagy részét felöleli, valamint Szibéria hatalmas területein. "Ezek a formációk hatalmasak" - mondja Shropshire. "Rengeteg szenet tudnának tárolni."
Lávaszivacs
Eleinte a baz alt valószínűtlen jelöltnek tűnt a lefoglalásra. A technikát először az üledékes kőzetben lévő üregek kitöltésére képzelték el, különösen azokat, amelyeket olaj és földgáz kitermelésével ürítettek ki. A mérnökök a tompa, szürke baz altot túl sűrűnek tartották ahhoz, hogy támogassa a befecskendezést. Másrészt a méhsejt alakú szakaszokat „porózus, áteresztő kőzetnek tekintették, amely nem tud eltartani semmit” – mondja Travis McLing, az INL geokémikusa, a Big Sky partnerség geológiai műveleteinek vezetője.
A baz alt azonban rétegekben halmozódik fel, ahogy az egymást követő lávakiömlések szétterülnek és lehűlnek, és egy palacsintaszerű halmot alkotnak, mindegyik több tíz-száz láb vastag. A gyorsan lehűtött, dörzsölt felsők tele vannak repedésekkel és gázbuborékokkal; a lassan hűtött, sűrű belső terek áthatolhatatlan akadályokat képeznek. A kőzetek porozitásának és kémiájának számítógépes modelljei alapján a csoport 2004-ben arról számolt be, hogy a réteges baz altok alkalmasnak tűntek a biztonságos, hosszú távú tárolásra.
Most a kutatók arra készülnek, hogy elméletüket a kőzetben teszteljék. A geológusok több ezer tonna nyomás alatti szén-dioxid befecskendezésére készülnek nyugati baz altképződményekbe. A több millió dolláros kísérlet, amelynek befecskendezését 2007-ben kezdik meg, miután minden szükséges engedélyt megkaptak, nyomon követi a folyadékot a sziklákon keresztül, hogy nyomon kövesse, milyen gyorsan oldódik fel. A tudósok tesztelni fogják a levegőt, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy nem távozik-e szén-dioxid, és leengedik a műszereket a fúrólyukba, hogy megfigyeljék a kémiai változásokat.
A projekt az első helyszíni teszt a szén tárolásának megvalósíthatóságára az ilyen típusú formációban. Máshol a szén üledékes kőzetekbe való eltemetését célzó helyszíni tesztek a kőolajiparnak a szén-dioxid-injekciókkal kapcsolatos tapasztalataira építenek a jobb olajkinyerés érdekében. "A baz altban még nem volt semmi" - mondja McLing.
Geológia gyors előretekerésben
A Lava fontos, hosszú távú előnyt kínál a többi föld alatti tárolóraktárral szemben, amelyek magukban foglalják a kiürített olaj- és földgáztárolókat, mély sós víztartó rétegeket és széntelepeket. A baz alt a szén-dioxidot ártalmatlan sóval, szilárd anyaggá alakítja, amely nem tud kiszabadulni földrengés vagy egyéb zavarás során.
A kísérlet során a kutatók tiszta szén-dioxidot tömörítenek, hogy folyadékot képezzenek, amelyet aztán több mint fél mérföldnyire a föld alá fecskendeznek. Ott a folyadék kiszorít egy kis vizet, magyarázza Robert Smith, az UI geokémikusa és a Big Sky geológiai elkülönítésének műszaki vezetője. Elemzéseik alapján a kutatók arra számítanak, hogy a szén-dioxid a következő néhány hónap során feloldódik a vízben, "mint egy üdítős dobozban" - mondja. Ez a keverék gyenge savat fog termelni, nagyjából a narancslé savasságát. A baz altban található ásványi anyagok reakcióba lépnek a savval, és kalcium-karbonátot (mészkő, tengeri kagylókból), magnézium-karbonátot (mészes anyag, amelyet a tornászok és súlyemelők használnak a tapadás javítására) és más szilárd karbonátokat képződnek.
"Ugyanazok a természetes reakciók, amelyek mindig előfordulnak, kivéve, hogy sokkal több a szén-dioxid, hogy a reakciók sokkal, de sokkal gyorsabban mennek végbe" - magyarázza Smith. "Felgyorsítja a természetben előforduló folyamatokat, amelyek kivonják a szenet a légkörből."
Más kőzettípusok a szén-dioxidot szilárd formává alakítják, de sokkal lassabban. Mivel a vulkáni kőzet fiatal és reakcióképes, az átalakulás tízszer-százszor gyorsabban megy végbe, mint más típusú kőzetekben, mindössze néhány évszázad alatt. Ez egy szempillantás geológiai időben.
"Ezek a kőzetek nagy kapacitással rendelkeznek, és nagyon gyorsan reagálnak" - mondja Smith. "Mivel a végtermékek szilárd anyagok, nem jönnek vissza a felszínre. Nem fognak kiszivárogni."
Előretekintés
A Big Sky iparági partnerei a 17,9 millió dolláros támogatás 20 százalékával járultak hozzá, a többit a DOE adta. Sok vállalat olyan jövőre készül, amelyben szükség lehet az erőművek és gyárak szén-dioxid-kibocsátásának csökkentésére – mondja Susan Capalbo, az MSU közgazdásza, a Big Sky partnerség igazgatója. A jövőbeli erőművek vagy mezőgazdasági vagy egyéb szárazföldi projektekkel ellensúlyozzák a kibocsátást, vagy a föld alá kötik le a gázt.
"A zéró emissziós technológiák nem azt jelentik, hogy [erőművek] nem termelnek szén-dioxidot" - magyarázza Capalbo -, hanem azt, hogy kezdenek valamit ezekkel a kibocsátásokkal."
A Big Sky partnerség előkészíti az utat. Az INL geográfusai számítógépes térképet tettek közzé a szén-dioxid-termelőkről, a geológiai helyszínekről és a gáz szállítására használható meglévő csővezetékekről. A következő fázisban részletesebben jellemzik az egyes lehetséges geológiai tárolóhelyeket.
Shropshire kifejti: "A jövőben okosabbak lehetünk abban, hogy hol helyezzük el az erőműveket, hogy össze tudjuk hasonlítani azt az erőművet, ahol a leghatékonyabban tárolhatod a szén-dioxidot a föld alatt."
