Myter og fakta om CO2-lagring

CO2
19.04.2010
Klimagassen karbondioksid kan fanges, transporteres og injiseres i lagre hvor den ikke lekker ut og skader miljøet. Geolog Ine Gjeldvik i Oljedirektoratet forklarer hvordan.

Å ”fange” karbondioksid (CO2) innebærer at CO2 separeres fra andre gasser før den komprimeres. Det betyr at CO2 utsettes for trykk slik at den går over i væskeform og dermed opptar mindre plass. Av praktiske og økonomiske årsaker vil fangst av CO2 foregå ved store utslippskilder - fortrinnsvis fra fossilbasert kraftproduksjon og industrielle prosesser.

Det er i prinsippet tre teknologier som kan benyttes for fangst av CO2 fra kraftproduksjon:

  • Etterrensing av eksosgass
    CO2 trekkes ut av eksosen ved hjelp av kjemisk rensing. Til dette benyttes en absorbent (aminvæske, karbonat eller lignende), som kjøles ned før den kommer i kontakt med eksosgassen. Deretter varmes den opp igjen for å frigjøre CO2 i konsentrert form. Om lag 80-90 prosent av CO2-mengden i eksosen fanges inn ved bruk av slik teknologi.

  • Utskilling av CO2 før forbrenning
    Dette går ut på å frigjøre karbon fra brenselet før kraftproduksjonen finner sted. Utskillingen foregår ved at det først dannes CO-gass i et reformeringsanlegg, deretter omdannes CO-gassen sammen med vanndamp til hydrogen og CO2. Hydrogenet benyttes til brensel. Rundt 90 prosent av CO2-mengden i brenselet kan renses på denne måten.

  • Forbrenning med ren oksygen
    Det benyttes oksygen som er separert fra luft før forbrenning finner sted. Eksosen vil da bare bestå av CO2 og vanndamp. Vanndampen separeres ut av eksosen ved avkjøling (kondensering), og en sitter igjen med ren CO2-gass. På denne måten kan nesten all CO2 fjernes.

CO2 fraktes i en væskelignende tilstand ut til injeksjonsbrønnen via rørledninger eller med skip. Væsken inneholder gjerne urenheter som vann, hydrogensulfid (H2S), oksygen og hydrokarboner. Disse urenhetene vil påvirke CO2-ens transportegenskaper i røret, og i verste fall forårsake korrosjon og hydratdannelser. Hydrater er en krystallform som dannes når vannmolekyler slår seg sammen med molekyler av en hydraterdannende gass under gitte trykk- og temperaturforhold. Eksempler på hydratdannere er CO2, metan, propan og iso-butan.

Vannet vil danne en gitterstruktur der gassmolekylene vil bli fanget i hulrommene. Man får da en klumpete masse som kan stoppe strømningen i røret.


Leter etter lagringsplasser
Det er viktig å forstå hvordan CO2 oppfører seg i ulike faser. CO2 som befinner seg flere hundre meter under havbunnen ter seg annerledes enn CO2 i dagen.

Årsaken er at trykk og temperatur er helt annerledes. Nøyaktige beregninger må til for at det skal være mulig å lagre mest mulig CO2 på det dypet der reservoaret befinner seg. En beregning foretatt av EU-prosjektet GeoCapacity viser at ideelt dyp er mellom 800 og 2500 meter under havbunnen.

CO2 kan ikke injiseres hvor som helst under havbunnen. Geologer kartlegger områder som kan være trygge lagringsplasser i lang tid framover. Det kan for eksempel være

  • i tomme olje- og gassfelt
  • i saline akviferer (sedimentære bergarter som er fylt med saltvann i porerommene) 
  • i kull


I et egnet reservoar vil CO2 akkumuleres i hulrom mellom sandkorn. Opprinnelig væske som formasjonsvann, olje eller gass vil dermed bli fortrengt. Derfor er det viktig at formasjonen det injiseres i har god porøsitet og god permeabilitet, altså gjennomstrømningsgenskaper.

Geologene leter etter strukturer der det er boret ”tørre brønner” (brønner uten spor av olje eller gass) og sjekker om egenskapene som gjør dem egnet for lagring er til stede. I tillegg til porøsitet og permeabilitet trenger vi noe som hindrer væsken i å strømme ut fra den aktuelle strukturen. Vi trenger en tett bergart som omslutter reservoaret vi injiserer inn i. Dette kalles forseglingsbergart, og er ofte en tett skifer som har svært lav til ingen porøsitet og ingen permeabilitet.

Mye blir sagt og skrevet om CO2-lagring i mediene.  Mange mener noe om hvor mye CO2 som kan lagres på norsk sokkel. Det vi vet, er at kapasiteten er stor, og vi jobber nå med å få en bedre oversikt.

  (Artikkelen fortsetter under bildet)

Illustrasjon: Alligator film /BUG / Statoil

Illustrasjon: Alligator film /BUG / Statoil

 

Ifølge Statoil har 10 millioner tonn CO2 blitt injisert i Utsiraformasjonen i Sleipnerområdet siden høsten 1996. Gassen har spredd seg i et område på 3 kvadratkilometer i formasjonen, som har et totalt areal på 26.000 kvadratkilometer.

Til sammenlikning er utslippene per person i Norge på om lag ti tonn CO2. De totale CO2-utslippene i Norge er under 50 millioner tonn i året, ifølge SSB. Når vi vet at ti millioner tonn CO2 er injisert på Sleipner siden 1996, altså omtrent en million tonn i året, så er ikke dette mye. Europa slipper samlet ut om lag 3,3 milliarder tonn CO2 årlig, ifølge IEA.

Sikker lagring er mulig
Vannet inne i reservoaret blir fortrengt av den injiserte CO2-en, som vil stige opp og fylle porerommet under den forseglende bergarten på toppen. Etter hvert vil CO2-en løses opp og danne nye mineraler. Den er da permanent lagret.

Lagring i porøse bergarter fylt med saltholdig vann kalles saline akviferer. Akviferens evne til å lagre CO2 over tid kan ikke bestemmes helt nøyaktig på forhånd, og det vil være nødvendig å overvåke den injiserte CO2-en til den har stabilisert seg.

Risikoen for omfattende ødeleggelse av reservoaret og dermed lekkasje er relativt lav. Både nye og gamle brønner kan overvåkes, og injiseringen stoppes ved tegn på lekkasje.  Grundige tester blir utført, og effekten av CO2- injeksjon i ulike geologiske formasjoner og strukturer blir studert.

Målet er å få en god vitenskapelig og teknisk forståelse av både lekkasje og ikke-lekkasje i et reservoar, for å kunne utforme lagringsprosjekter som har de samme karakteristika som naturlige reservoar. Disse har holdt på CO2 og metan i tusen- til millionvis av år.


Lenge til det blir lønnsomt

Det trengs energi for å fange, transportere og lagre CO2. Det er ingen tvil om at kanbonfangst og -lagring er koster, men det er vanskelig å si hva prisen blir. Mange faktorer spiller inn – for eksempel type reservoar og væskeegenskaper, transportavstand og transportmåte. En annen faktor er hvorvidt det er store utslippskilder i nærheten av lagringsplassen.