CO2-deponering kan ikke begynne i morgen, men må vente til en rekke nye metoder og teknikker er utviklet. Den første utfordringen består i å finne de egnede deponiene.
- Et undergrunnsdeponi for CO2 må bestå av to ulike bergarter. For det første må deponiet inneholde en porøs bergart som kan brukes til lagring, og i tillegg må det finnes en tett takbergart som forhindrer at CO2 unnslipper igjen etter lagringen, forteller cand. scient. Elin Skurtveit i NGIs Avdeling for offshore geoteknikk.
- Det finnes mange potensielt velegnede deponiområder for eksempel ute i Nordsjøen, og flere land i Europa for øvrig ser ut til å ha muligheter for CO2-lagring på land. Mulighetene for CO2-lagring på land i Norge ser derimot ut til å være ganske dårlige. Konklusjonen er at tilgangen på deponier "worldwide" er stor nok til at CO2-lagring kan bli en viktig teknologi, sier seniorfysiker Eyvind Aker ved NGIs Avdeling for instrumentering og geofysikk.
NGI er involvert i flere prosjekter rettet mot identifisering og kartlegging av mulige deponier.
Fokus på takbergartene
De porøse lagringsbergartene i et deponi vil som regel bestå av sandstein eller kalkstein, mens de tette takbergartene kan være enten skifer, leirskifer eller saltavsetninger. Petroleumsreservoarer som er blitt tappet for olje eller naturgass er naturlige kandidater for CO2-lagring. Den andre muligheten er vannholdige reservoarer.
- I prosjektet SSC Ramore fokuserer vi på takbergartene. CO2-deponering i undergrunnen avhenger av at vi er i stand til å finne og gjenkjenne en god takbergart. Derfor skal vi utvikle en metodikk for karakterisering og testing av slike bergarter, forklarer NGIs prosjektleder Elin Skurtveit.
Tester med gode resultater
NGI har allerede testet en takbergart fra et potensielt lagringssted på Svalbard, som i parentes bemerket skal utvikles til et såkalt CO2-nøytralt samfunn.
NGI har også testet en skifer fra Draupne-formasjonen i Nordsjøen, og resultatene tyder på at denne skiferen egner seg som "tak" for et deponi i den underliggende Johansen-formasjonen. Johansen-formasjonen er en såkalt akvifer, dvs at den er vannførende, og består av et inntil 80 meter tykt lagt av sandstein som dekker et stort område fra norskekysten ut til Troll-feltet. De øverste lagene i formasjonen er dekket av skifer som sannsynligvis kan holde store mengder CO2 på plass i den porøse delen av formasjonen.
Testingen av en skifer fra dette området ble gjennomført ved NGIs laboratorium i Oslo. Materialet, i form av en prøve på 38 mm i diameter og 40 mm høyde, ble grundig karakterisert på forhånd med permeabilitetsmålinger, heliumpiknometri for å kartlegge porestrukturen, samt undersøkelser med røntgenutstyr (XRD) og scanning elektronmikroskop for å kartlegge prøvens mineralinnhold.
Det er viktig å kjenne mineralinnholdet i en skifter, fordi permeabiliteten og andre mekaniske egenskaper i stor grad er styrt av mineralinnholdet. Etter de innledende undersøkelsene ble prøven montert i en strømningscelle som er konstruert for å måle permeabilitet i geologiske prøver. Målingene i strømningscellen dannet grunnlaget for geologistudenten Magnus Soldals masteroppgave ved UiO.
Testingen i strømningsmåleren foregikk ved at skiferprøven først ble mettet med saltvann, før den ble satt under et trykk som tilsvarer 8-900 meter under havoverflaten. Det ble satt opp en gradient slik at poretrykket ble høyere på den ene siden av prøven, og denne gradienten ble opprettholdt i ca en uke til det ble målt en stabil strøm gjennom skiferen slik at materialets permeabilitet kunne beregnes.
Trykkøkning til gjennombrudd
Det neste skrittet var å utjevne poretrykket før prøven ble eksponert for CO2 på den ene siden. CO2-trykket ble så gradvis økt, til det oppstod et kritisk trykk (breakthrough pressure) der gassen begynte å strømme gjennom skiferen. Gjennombruddet førte til deformasjon i prøven, og målinger viste at de seismiske hastighetene gjennom prøven ble kraftig redusert. Dette er viktig informasjon når et fremtidig CO2-reservoar skal overvåkes for å sjekke at gassen ikke unnslipper.
- Dette er starten på utviklingen av en metodologi, og målet er at vi skal komme fram til retningslinjer for en optimal karakterisering av en takbergart. Hvis vi kjører tilstrekkelig mange slike tester av ulike skifertyper, skal vi også bli i stand til å lage en numerisk modell som kan brukes til å karakterisere takbergarter. Da skal det ikke være nødvendig å kjøre langvarige tester for å finne breakthrough-punktet for hver enkelt takbergart. Vi skal isteden kunne "taste inn" alle tilgjengelige data og la datamaskinen "regne ut" hvor mye takbergarten tåler, konkluderer Skurtveit.
Fakta SSC Ramore
SSC Ramore (Sub surface storage of CO2: Risk assessment, monitoring and remediation) er et KMB-prosjekt (Kompetanseprosjekt med brukermedvirkning) med støtte fra Climit-programmet i Norges forskningsråd.
KMB-prosjekter skal alltid ha en delvis industrifinansiering, som i dette tilfellet kommer fra StatoilHydro, ConocoPhillips, RWE Dea, Schlumberger og Shell. Universitetet i Oslo er prosjektleder. I tillegg deltar NGI, Universitetet i Bergen og Institutt for energiteknikk (IFE). SSC Ramores nettside: http://www.geo.uio.no/ssc-ramore/
Prosjektperiode: 2007-2011, Prosjektleder SSC Ramore: Professor Per Aagard, UiO, NGIs prosjektleder: Geolog og cand.scient. Elin Skurtveit.