Hiilidioksidin geologinen varastointi

Hiilidioksidin geologinen varastointi tarkoittaa talteenotetun hiilidioksidin pitkäaikaista varastointia maanalaisiin varastoihin. Se on osa hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiteknologiaa (CCS). 
Vaihtoehtoiset varastotyypit.
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.
Tekniset ratkaisut.
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 CO2-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 CO2 varastomuodostumien täytyy täyttää monia kriteerejä, joista tärkeimmät ovat: 
Esimerkki mahdollisesta varastosta Euroopassa.
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 tutkittiin vuoden 2010 vaiheilla mahdollisina hiilidioksidin lopullisina varastointipaikkoina ja pilottiprojekteina.
2020-luvulla.
Vuonna 2024 Norja alkoi rakentaa Pohjanmeren alle varastoa, johon se suunnittelee vastaanottavansa laivarahtina hiilidioksidia liki kaikista Euroopan maista. Norjan vastaavat suunnitelmat 2010-luvulla kaatuivat kustannuksiin.
Varastokapasiteetin arviointi.
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:
2010-luvun alussa arvioitiin Euroopan varastointikapasiteetin 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 CO2STOP projektissa.
Lähteet.
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 &amp; J. Kallio (Finnish eds)(2012). Mitä hiilidioksidin (CO2) geologien varastointi tarkoittaa? CGS Europe-hankkeen puitteissa käännetty ja julkaistu CO2GeoNet esite, 16 s. . Verkkoversio