Karbondioksitin jeolojik depolanması

CO2 emisyonunun temel kaynakları arasında fosil yakıt kullanılan termik santraller, demir-çelik, şeker ve çimento fabrikaları ve rafineriler gibi endüstriyel tesisler yer almaktadır. Atmosferdeki CO2 miktarını azaltmak için; enerji tasarrufu ve enerji verimliliğinin sağlanması, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının teşvik edilmesi, alternatif enerji teknolojilerinin ve enerji üretiminde sıfır CO2 emisyonu için metotların geliştirilmesi ve CO2’nin yeraltında jeolojik depolanması gibi seçenekler bir arada uygulanmalıdır. Dünyadaki doğal CO2 rezervuarlarının varlığı, yeraltında CO2’nin güvenli bir şekilde uzun süre depolanabileceğinin kanıtıdır.

Petrol üretimini arttırıcı bir metot olarak, Türkiye’deki en büyük doğal CO2 sahası olan Dodan Sahası’ndan 1985 yılından beri CO2 boru hattı ile taşınmakta ve Batı Raman Sahası’na CO2 enjeksiyonu sürdürülmektedir. Türkiye’de CO2 depolanması için uygun jeolojik ortamların belirlenmesi ve 500 MW üzerinde kurulu gücü olan termik santral, çimento, demir çelik ve şeker fabrikalarından ve rafinerilerden açığa çıkan CO2 emisyonlarının hesaplanması, seçilecek jeolojik yapılardaki depolama kapasitesinin belirlenmesi ve seçilen bir sahada CO2’nin yeraltına depolanmasının detaylarının jeolojik ve sayısal model ile incelenerek ekonomik analizinin yapılması amacıyla bir proje yürtülmüştür. Bu çalışmada, doğal CO2 sahası olan Dodan sahası ile petrol üretim sahaları öncelikle düşünülmesi gereken yerler olarak görülmüştür. Derin akiferler mevcut olmakla beraber verilerin azlığı bu yapılarda detay inceleme yapmadan CO2 depolamanın yapılamıyacağı sonucuna varılmıştır.

Emisyonlardan kaynaklanan CO2’nin yeraltında jeolojik depolanması için emisyon kaynaklarından CO2’nin yakalanması ve diğer emisyon gazlarından ayrıştırılması gerekmektedir. Ayrıştırılan CO2 yeraltında depolanacağı yerlere tankerlerle veya boru hattı ile taşınmaktadır.

CO2, enjeksiyon kuyuları aracılığı ile gözenekleri ve/veya çatlakları bulunan derin formasyonlara basılır. CO2, önceden gözeneklerde bulunan akışkanın (doğal gaz, su veya petrol) yerini almış veya bu akışkanı sıkıştırmış olur. Yüksek gözeneklilik ve geçirgenliğe sahip kayaçlar uygun depolama formasyonlarıdır. Bu formasyonlar, genellikle sedimanter havzalarda bulunmakta ve sedimanların jeolojik zamanlarda istiflenmesinden meydana gelmektedir. Aynı havza içinde yer alan ince taneli geçirimsiz sedimanlar geçirimli ve depolamaya uygun formasyonlar arasında bariyerler oluşturmaktadır. Mevcut petrol, doğal gaz ve hatta saf CO2 rezervuarları, akışkanları milyonlarca yıl boyunca kaçak olmadan tutma potansiyellerini kanıtlamaktadır.

Yeraltı katmanları, rezervuarlar ve örtü kayaçlar heterojen, düzensiz dağılım gösteren kırıkları olan karmaşık yapılardır. Bu nedenle, uzun vadeli CO2 depolama amacıyla önerilen yeraltı yapısının uygunluğunu belirlemek için saha hakkında kapsamlı bilgi ve yer bilimi deneyimi gerekmektedir.

Yukarıda belirtilen kriterleri sağlayan bir alana örnek, İngiltere’den Polonya’ya kadar uzanan Güney Permiyen Havzası’dır. Kumlar, jeolojik zamanlarda değişik dönemlerde çökelmişlerdir. Sedimanlar, bazı gözenek boşluklarını tuzlu su veya doğal gaz ile dolu olarak bırakan kayaç oluşum aşamalarından etkilenmektedir. Ara katmanlarda olan kil, jeolojik etmenlerle sıkışmakta, geçirimsiz tabakalara dönüşmekte ve akışkanın yükselmesini engellemektedir. Kumtaşlarının çoğu CO2’nin yoğun fazda depolanması için yeterli basınca sahip 1 ila 4 km arasındaki derinliklerde yer almaktadır. Bu derinlik aralığında, formasyon sularındaki tuz içeriği yaklaşık 100 g/l’den 400 g/l’ye kadar artmaktadır (başka bir ifadeyle; deniz suyundan çok daha tuzludur). Tuz hareketleri ile formasyonların yukarı doğru kubbe şeklinde yükselmesi ile bu havzada yüzlerce yapı meydana gelmiş ve bunlar doğal gaz için kapan oluşturmuştur. Bu kapanlar, uygun CO2 depolama sahalarının aranması ve pilot projeler için hedeftir.

CO2 depolama kapasitesi tahminleri büyük ölçüde yaklaşık olup potansiyel olarak uygun formasyonların dağılımına bağlıdır. Depolama kapasitesi; sahaya özgü heterojenite ve gerçek jeolojik yapıların karmaşıklığı da göz önüne alınarak, kaba tahminler için ulusal ölçekten, artan hassasiyete sahip hesaplamalar için ise, havza ve rezervuar ölçeklerine kadar uzanan farklı ölçeklerle değerlendirilebilir.Depolama kapasitesinin çeşitli seviyeleri genellikle aşağıdaki başlılar halinde ayırt edilebilir.

Genellikle formasyon özellikleri, akışkanlar ve muhtemel enjeksiyon stratejileri gibi rezervuar ve örtü kayaç özellikleri ile ilgili daha ileri bilgiler dikkate alınarak yapılan sahaya özgü tahminler. Bu tahminler, CO2 enjeksiyonu ve yeraltı yapısındaki göçünün sayısal simülasyonu için sahaya özgü detaylı bilgi gerektirmektedir.

Son olarak, sosyo-ekonomik faktörler, uygun bir sahanın gerçekte CO2 depolama için kullanılıp kullanılmayacağını belirler. Bu faktörler arasında; uygun CO2 kaynağının bulunması, depolama maliyeti, yükümlülükler, yasal altyapı ve toplumun kabulü yer almaktadır. Depolama kapasitesi üzerindeki, jeoteknik olmayan bu etkilerin tahmini ve açıklanması zordur.

Sonuç olarak, CO2 depolama için Avrupa’daki kapasitenin yüksek, aynı zamanda derin tuzlu akiferler için belirsizliklerin de çok olduğunu söyleyebiliriz. Akiferler büyük tesisler için onlarca yılın üzerindeki sürelerde depolama kapasitesi sunabileceklerdir. Şimdiye kadar yapılan ve güncellenecek olan Avrupa’daki depolama kapasitelerinin haritalandırılması çalışması, üye devletlerde yapılan bağımsız araştırmalar ile Avrupa için geniş çapta sürdürülen Avrupa Birliği CO2STOP projesi araştırmalarına bağlıdır.