Как вы храните CO2 и что с ним происходит при этом?

Северное море уже давно формирует британскую торговлю. Это также сыграло важную роль в энергоснабжении страны, исторически обеспечивая обильный источник нефти и природного газа. Однако эта холодная окраина Северной Атлантики также может сыграть жизненно важную роль в декарбонизации экономики Великобритании – не из-за ее полных запасов нефти и газа, а из-за ее пустости.

Стремясь ограничить или уменьшить количество углекислого газа (CO2) в атмосфере, страны всего мира спешат реализовать крупномасштабные проекты по улавливанию и хранению углекислого газа (CCUS). В этом процессе CO2 улавливается из таких источников, как производство энергии и производство, или напрямую удаляется из воздуха, а затем повторно используется или хранится на постоянной основе – например, под землей в заброшенных нефтяных и газовых резервуарах или других подходящих геологических формациях.

Источник: Библиотека изображений CCS, Глобальный институт CCS [Нажмите, чтобы просмотреть/загрузить]

Понятно, что глобальные мощности CCUS должны быстро увеличиться в ближайшее десятилетие, но это поднимает вопросы: где можно хранить эти миллионы тонн CO2 и что с ними произойдет, когда они появятся?

Самый развитый подход к хранению CO2 — это закачка его под землю в естественные пористые горные породы, такие как бывшие резервуары природного газа или нефти, угольные пласты, которые невозможно добыть, или соленые водоносные горизонты. Это глубокие геологические образования с отложениями очень соленой воды, присутствующие в порах породы и чаще всего встречающиеся под океаном. Северное море и территория у побережья Мексиканского залива США содержат несколько соленых водоносных горизонтов.

После улавливания CO2 с помощью технологии CCUS он подвергается сжатию и превращается в жидкую форму, известную как «сверхкритический CO2». Оттуда он транспортируется по трубопроводу и впрыскивается в горные породы, находящиеся глубоко под земной поверхностью. Это процесс, называемый геологической секвестрацией.

Источник: Библиотека изображений CCS, Глобальный институт CCS [Нажмите, чтобы просмотреть/загрузить]

Проще говоря, самый простой способ хранения CO2 в подземных резервуарах — через твердую непроницаемую породу, которая обычно их окружает. Как только CO2 закачивается в резервуар, он медленно движется вверх по резервуару, пока не встретит слой непроницаемой породы, который действует как крышка, через которую CO2 не может пройти. Это то, что называется «структурным хранилищем», и это тот же механизм, который удерживал нефть и газ под землей на протяжении миллионов лет.

Белый меловой камень

Со временем CO2, попавший в резервуары, часто начинает химически реагировать с минералами окружающей породы. Элементы связываются, образуя твердые меловые минералы, по существу удерживая CO2 в породе в процессе, называемом «хранилище минералов».

В случае соленых водоносных горизонтов, а также структурных и минеральных хранилищ CO2 может растворяться в соленой воде в процессе, называемом «хранилище растворения». Здесь растворенный CO2 медленно опускается на дно водоносного горизонта.

В любом резервуаре каждый (или все) из этих процессов способствуют хранению CO2 на неопределенный срок. И хотя некоторая вероятность утечки CO2 с объекта остается, исследования показывают, что она будет минимальной. Одно исследование, опубликованное в журнале Nature, предполагает, что более 98% впрыскиваемого CO2 будет храниться более 10 000 лет.

В Соединенных Штатах хранилища промышленного масштаба действуют в Техасе, Вайоминге, Оклахоме и Иллинойсе, а проекты реализуются в Объединенных Арабских Эмиратах, Австралии, Алжире и Канаде. Однако CCUS еще предстоит пройти долгий путь, чтобы достичь масштабов, необходимых для ограничения последствий изменения климата.

Исследования показали, что во всем мире существует множество мест хранения CO2, которые могут способствовать широкому внедрению CCUS. В отчете, составленном исследователями из Имперского колледжа Лондона и E4tech и опубликованном Drax, только в Великобритании имеются данные о 70 миллиардах тонн хранилищ. США, с другой стороны, имеют предполагаемую емкость хранилищ в 10 триллионов тонн.

Очевидно, что мощности для хранения имеются, теперь задачей правительств и компаний остается наращивание проектов CCUS, чтобы начать достигать необходимого масштаба.