Ved Sleipner-feltet i Nordsjøen har Statoil injisert og lagret rundt 14 millioner tonn CO2 i Utsiraformasjonen siden 1996. Dette var verdens første prosjekt av denne typen. I 2008 startet også CO2-lagring fra Snøhvit i Tubåenformasjonen. Planen er at når Gudrunfeltet kommer i drift i 2014, skal CO2 herfra skilles ut på Sleipner og lagres i Utsiraformasjonen. (Bilde: Statoil)

Vann fanger CO2 raskere

  • Olje og gass

Blanding i vann er dermed en viktigere mekanisme for å fange CO2 enn forskerne har trodd så langt.

Doktorgrad

Dette har betydning for letingen etter gode områder for lagring av klimagassen.

– For oppløsning i vann er det bra med en veldig tykk geologisk formasjon. Det gir plass til mer CO2 i vannet, forklarer Maria Teres Elenius, som har tatt doktorgrad på emnet ved Universitetet i Bergen.

CO2 lagres i såkalte akviferer, det vil si vannførende, porøse geologiske formasjoner.

Les også: Skal knekke CO2-lagringskoden

Maria Teres Elenius er seniorforsker ved Senter for integrert petroleumsforskning (CIPR) ved forskningssenteret Uni Research i Bergen.(Foto: Jan Kåre Wilhelmsen)
Maria Teres Elenius er seniorforsker ved Senter for integrert petroleumsforskning (CIPR) ved forskningssenteret Uni Research i Bergen.(Foto: Jan Kåre Wilhelmsen) Jan Kåre Wilhelmsen

Stiger

CO2-en som injiseres i grunnen er komprimert, og ligner på en væske. På 1000 meters dyp er den omtrent halvparten så tung som vann, og vil langsomt stige oppover.

Derfor er det viktig å velge ut geologiske formasjoner med gode egenskaper for å fange klimagassen, så risikoen for lekkasje blir redusert.

De aktuelle akviferene har lokk av tette takbergarter. Etter injiseringen vil CO2-en flyte langs disse lokkene.

CO2 som beveger seg slik, kan komme i kontakt med forkastninger eller brønner som ikke er tette, og det kan for eksempel ta 10 000 år før all injisert CO2 har stoppet opp.

For å bedømme hvor langt CO2-en vil flytte seg før den er helt fanget opp, er det viktig å kjenne effektiviteten til de ulike mekanismene som fanger klimagassen.

Les også: Tekna krever CO2-rensing på Svalbard

Nedadgående strøm

Blandingen av vann og CO2 kan skje ved to mekanismer. Diffusjon av CO2 til de porene i bergarten som er fulle av vann er en prosess som avtar raskt med tiden.

Årsaken er at forskjellene i konsentrasjon jevnes ut.

Blanding ved konveksjon er mye mer effektivt.

Elenius dokumenterer noe helt nytt når hun viser hvordan konveksjon etter hvert får friskt vann til å bevege seg inn i selve CO2-skyen under takbergarten.

Det gir en ganske sterk nedadgående strøm av CO2.

Les også: God plass for CO2 i Skagerrak

CO2 injisert i grunnen vil etter hvert synke nedover i form av fingre, fordi vann mettet med CO2 er tyngre enn vann som ikke er det. Den første serien viser effekten i en akvifer-modell når Elenius tar hensyn til at vann beveger seg inn i selve CO2-skyen. Vannet i fingrene har høy konsentrasjon av CO2 og beveger seg raskere enn i i den andre serien, som ikke tar med denne faktoren. (Figur: Maria Teres Elenius)
FIGUR: CO2 injisert i grunnen vil etter hvert synke i form av fingre (øverste rad), fordi vann mettet med CO2 er tyngre enn vann som ikke er det (nederste rad). Den første serien viser effekten i en akvifer-modell når Elenius tar hensyn til at vann beveger seg inn i selve CO2-skyen. Vannet i fingrene har høy konsentrasjon av CO2 og beveger seg raskere enn i den andre serien, som ikke har med denne faktoren. Figur: Maria Teres Elenius

Tyngre

Når CO2 løser seg i vann, blir dette nemlig tyngre enn vann uten CO2.

Se for deg et rom som varmes av en komfyr. Den varme lufta ved komfyren stiger, og skaper sirkulasjon, så kald luft presses nedover.

I vårt tilfelle synker tyngre, CO2-holdig vann nedover, slik at lettere vann uten CO2 går oppover og øker innblandingen.

Noen plasser synker mer CO2, og etter hvert dannes derfor fingre av CO2-holdig vann som stikker nedover i akviferen.

Les også: – CCS blir lønnsomt i 2030

Opp til 50 prosent

Hvor mye av injisert CO2 som kan fanges ved oppløsning, varierer fra nesten ingenting til omtrent 50 prosent, avhengig av den geologiske formasjonen.

– Blandingen skjer opptil fire ganger raskere enn om man ikke tar hensyn til at vannet beveger seg opp i den øvre sonen med injisert CO2, sier Elenius.

Det betyr likevel ikke at 10 000 år blir til 2500 år. Oppløsningen foregår bare inntil vannet har blitt mettet, og her er bevegelsen til CO2-skyen viktig.

– Om den kontakter mye vann, tar det lenger tid før vannet mettes, og da spiller dette en større rolle, sier Elenius.

Les også: Vattenfall skrinlegger CO2-prosjekt

Sikrest

Blanding i vann er den mekanismen som, nest etter karbonatavsetning i bergartene, gir sikrest lagring. Resultatene til Elenius øker derfor kunnskapen om gode lagringssteder.

I tillegg til tykkelsen på akviferen, spiller også lagdelingen i formasjonen en viktig rolle.

– Om man har tette lag som hindrer opp- og nedadstrømningen, blir ikke den konvektive blandingen like effektiv, sier Elenius.

Les også:

Her skal de avsløre CO2-lekkasje

Tyskland forbyr CCS

Talte varmt for CO2-lagring

Slakter Statoils CO2-regnestykker

CO2-fangst ikke dyrere enn vindkraft