Hiilidioksidin geologinen varastointi
Hiilidioksidin geologinen varastointi on tärkeä osa hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiteknologiaa (CCS).
Suurimittakaavaisen hiilidioksidin geologisen varastoinnin kaksi tärkeintä ja mahdollisinta vaihtoehtoa ovat:
Muut vaihtoehdot, kuten esimerkiksi hiilijuonet ja basalttikivet, ovat edelleen tutkimuksen alla, ja voivat olla mahdollisia tulevaisuuden vaihtoehtoja.
Hiilidioksidi injektoidaan porakaivojen kautta syvälle varastomuodostuman kivilajien rakeiden ja halkeamien väliseen huokostilaan korvaten ja paineistaen huokosissa olevan nesteen, joka voi olla maakaasua, vettä tai öljyä. Varastomuodostumaksi soveltuvilla kivilajeilla pitää olla hyvä huokoisuus ja läpäisevyys. Tyypillisimmin tällaisia kivilajeja löytyy kerrostumisaltaista jotka ovat muodostuneet sedimenttien kerrostuessa geologisessa menneisyydessä. Hienojakoiset läpipääsemättömät sedimentit näissä samoissa altaissa muodostavat sulkuja läpäiseviin kerroksiin. Luonnollisesti esiintyvä öljy, maakaasu tai puhtaat CO-varastot todistavat että nesteet pysyvät kerroksissa miljoonia vuosia.
Maanalaiset muodostumat, varastot ja sulkukerrokset muodostavat monimutkaisia rakenteita, jotka ovat heterogeenisia, epätasaisesti jakautuneita ja siirrostuneita. Perusteellinen tietämys kohteesta ja geotieteellinen kokemus ovat välttämättömät arvioitaessa maanalaisten rakenteiden soveltuvuutta pitkäaikaiseen hiilidioksidin varastointiin. Mahdollisten CO varastomuodostumien täytyy täyttää monia kriteerejä, joista tärkeimmät ovat:
Yksi yllä olevat kriteerit täyttävä alue on ”Southern Permian basin” eli eteläinen permikautinen kerrostumisallas, joka ulottuu Englannista Puolaan. Hiekat ovat kerrostuneet eri geologisina aikakausina. Sedimentteihin ovat vaikuttaneet kiviä muodostavat prosessit, jotka jättävät osan huokostilasta täyteen suolavettä tai maakaasua. Kerrostunut savi on tiivistynyt läpipääsemättömäksi kerrokseksi estäen nesteiden nousemisen ylöspäin. Suurin osa hiekkakivikerrostumista on 1–4 km syvyydessä, missä paine on tarpeeksi korkea jotta hiilidioksidia voidaan varastoida tiheässä olomuodossa. Näissä syvyyksissä muodostumissa olevan veden suolapitoisuus on 100–400 g/l, mikä on paljon suolaisempaa kuin merivesi. Kerrostumisaltaassa tapahtuneiden liikuntojen seurauksena vuorisuola deformoitui muodostaen satoja kupolimaisia rakenteita, joihin varastoitui myöhemmin maakaasua. Näitä rakenteita tutkitaan nyt mahdollisina hiilidioksidin lopullisina varastointipaikkoina ja pilottiprojekteina.
Varastokapasiteettiarviot ovat yleensä erittäin likimääräisiä ja ne perustuvat sopivien muodostumien spatiaaliseen laajuuteen. Kapasiteettia voidaan arvioida karkeasti erilaisilla tasoilla, alkaen karkeasta kansallisesta tasosta, tarkemmalla kerrostumisallas- sekä varastomuodostumatasolla, jolloin laskennassa otetaan huomioon olemassa oleva geologisten rakenteiden heterogeenisyys ja monimutkaisuus.
Varastokapasiteetin eri tasot ovat eritelty usein seuraavasti:
Yhteenvetona voidaan sanoa että Euroopan varastointikapasiteetin tiedetään olevan korkea, mutta epävarmuustekijöitä etenkin syviin suolavesikerrostumiin on olemassa. Suolavesikerrostumat voi olla varastointikapasiteettia suuria yksiköitä varten useiksi vuosikymmeniksi. Varastointikapasiteetin päivitys ja täydennyskartoitus on ajankohtainen tutkimusaihe sekä yksittäisille valtioille että suuremmassa Euroopan mittakaavassa, esimerkiksi EU COSTOP projektissa.R. Arts, S. Beaubien, T. Benedictus, I. Czernichowski-Lauriol, H. Fabriol, M. Gastine, O. Gundogan, G. Kirby, S. Lombardi, F. May, J. Pearce, S. Persoglia, G. Remmelts, N. Riley, M. Sohrabi, R. Stead, S. Vercelli, O. Vizika-Kavvadias. (2008); L. Solismaa, R. Turunen, T. Vähäkuopus, N. Nordbäck & J. Kallio (Finnish eds)(2012). Mitä hiilidioksidin (CO) geologien varastointi tarkoittaa? CGS Europe-hankkeen puitteissa käännetty ja julkaistu COGeoNet esite, 16 s. ISBN: 978-952-217-189-4.