Trygg CO₂-lagring med sporbare edelgasser

Når store mengder CO₂ skal lagres trygt under bakken som et klimatiltak, må vi kunne dokumentere at CO₂-en forblir lagret. Vi trenger teknologi som måler CO₂-innhold og mulighet for å sjekke hvor CO₂ kommer fra på en rask, billig og nøyaktig måte. Dette kan være både komplisert og dyrt, Universitetet i Oslo har forsket fram en metode som raskt og billig gir svaret. Nøkkelen er edelgasser.

Overvåkning med en ny metode

I ICO2P-prosjektet har prosjektleder Anja Sundal, stipendiat Ulrich Weber og deres team utviklet en metode hvor analyse av edelgasser og CO₂ kan brukes til overvåkning av CO₂-fangst og lagring. Gassenes kjemiske og fysiske «fingeravtrykk» av ulike isotoper og relative konsentrasjoner kan brukes til å identifisere CO₂. Samarbeidspartnerne i Sveits har funnet opp et instrument som kan måle ekstremt lave konsentrasjoner av edelgasser. Forskerne i ICO2P har tatt dette instrumentet i bruk på en helt ny måte, for å kunne overvåke CO₂.

– Vi har designet et mobilt og kostnadseffektivt overvåkningsprogram for CO₂-fangstoperasjoner og lagringssteder på norsk sokkel. Utstyret får plass i en liten, bærbar koffert og kan enkelt fraktes dit hvor det er behov for målinger, påpeker prosjektleder Sundal.

I ICO2P-prosjektet har Universitetet i Oslo samarbeidet med forskere fra Eawag i Sveits som har utviklet dette instrumentet, et massespektrometer som er helt unikt i sitt slag, da det kan måle ekstremt lave konsentrasjoner av edelgasser (He, Ne, Kr, Xe, Ar), samt andre miljø-relevante gasser (O₂, CH₄, CO₂ and N₂) ute i felt. Dette er et signifikant fremskritt, da kunnskap om gass-sammensetning kan gi mye miljørelevant informasjon der og da. All CO₂; i atmosfæren, i havet, som bakterier produserer og som fanges fra industrielle prosesser, har sitt naturlige, unike avtrykk av edelgasser.

Samlet prøver fra naturgassfelt

I prosjektet har ICO2P-teamet samlet prøver fra norske naturgassfelt, CO₂-fangstoperasjoner og ved CO₂-lagringssteder for å få kunnskap om geokjemien og isotopsignaturene til gass som skal lagres, og finne ut om man kan kjenne den igjen og skille den fra andre gasskilder.

– Vi har overvåket edelgassvariasjonen i ulike CO₂-fangstoperasjoner ved bruk av instrumentet vårt og tilpassede kalibreringsmetoder, forklarer Sundal.

Målinger er utført både ved Teknologisenteret på Mongstad (TCM), på Melkøya (Snøhvit) og ved Klemetsrud avfallsforbrenningsanlegg. Dette er ikke tidligere kartlagt og gir ny vitenskapelig innsikt i prosessene som forårsaker at gass som lagres har en unik signatur. Edelgasskonsentrasjonene i «fanget» CO₂ viser seg å være mye lavere enn i atmosfæren, mens det er signifikante forskjeller i konsentrasjon og signatur mellom ulike fangstoperasjoner. Det er også dokumentert tidsvariasjoner i gassenes signaturer, noe som gir innsikt i fangstprosessene.

Kunnskap om gassenes kjemiske og fysiske «fingeravtrykk» kan senere brukes til å identifisere opphavet. Dette er meget viktig for å kunne avdekke eventuell lekkasje fra CO₂-lagringssteder, da man må kunne skille antropogene og naturlige gasser som pipler ut fra havbunnen.

Edelgass-signaturene

Kunnskapen om edelgass-signaturene i fanget eller antropogen CO₂ har stipendiat Weber brukt til å modellere hvordan signaturene vil endres når injisert CO₂ kommer i kontakt med fluider (fossilt saltvann) nede i de geologiske reservoarene. Beregninger viser at med tiden vil injisert gass endre signatur, da den vil ta opp mer edelgasser fra reservoaret. Signaturen vil likevel være gjenkjennelig og kunne skilles fra både atmosfærisk gass, fossil naturgass, gass som produseres av bakterier og gasshydrater.

Det var veldig bra samarbeid mellom industrien og akademia i prosjektet, hvor industripartnerne også i stor grad bidro faglig (artikler, veiledning) i tillegg til å bidra med finansiering og data.

Resultatene fra prosjektet er nyttige for industrien. Prosjektet presenterer et målesystem som får plass i en liten koffert. Denne kan nå både forskerne og industriaktørene ta med seg der hvor de har behov får å gjøre CO₂ og edelgassmålinger for å verifisere trygg lagring. En enkel, billig og praktisk løsning.