Уникальная технология мониторинга CO₂ упрощает процесс

Технология, созданная в Новой Шотландии, позволяет осуществлять долгосрочный автоматизированный мониторинг парниковых газов, превращая эту задачу в практический процесс, даже под землей. Разработанные профессором Дэвидом Риском из Департамента наук о Земле Университета Св. Франциска Ксаверия (StFX), запатентованные корпуса датчиков функционируют в холодные зимы и с низким энергопотреблением — два значительных преимущества, которых нет у конкурирующих технологий.

С 2006 года Риск и его исследовательская группа ведут мониторинг парниковых газов в поверхностных локациях от Антарктики до Аляски. Их специализированные корпуса датчиков, называемые камерами вынужденной диффузии, также установлены на объекте хранения CO₂ Вейберн-Мидэйл в Саскачеване — крупнейшем в мире. Изначально технология была разработана для измерения потоков газа в природных средах, включая вечную мерзлоту, где потепление может высвободить огромные количества связанного углерода.

Хотя технологии закачки и хранения углерода относительно зрелы, для того чтобы улавливание и хранение углерода (УХУ) выполнило свою роль в смягчении изменения климата, необходим и качественный мониторинг CO₂. «Прямое сенсорное определение CO₂ позволит нам внедрить всю технологию (УХУ) гораздо лучше и с большей уверенностью в сдерживании», — говорит Риск.

Его следующий шаг — объединение камер вынужденной диффузии с волоконно-оптическими датчиками CO₂. Исследовательское сотрудничество, финансируемое Carbon Management Canada (CMC) среди ученых пяти канадских университетов, поддерживает разработку этой новой технологии прямого зондирования. Питер Уайлд из Университета Виктории является ведущим главным исследователем в проекте, финансируемом CMC, и делится своим опытом в области волоконно-оптического зондирования. CMC — это национальная сеть, финансирующая исследования по сокращению выбросов углерода в индустрии ископаемого топлива и других крупных эмитентов.

Современные методы прямого обнаружения включают периодическую остановку закачки CO₂ для отбора проб или использование дополнительной скважины для мониторинга CO₂ в основной скважине, где происходит закачка. Волоконно-оптические датчики, по словам Риска, были бы гораздо практичнее и экономически эффективнее.

Использование мембранных корпусов Риска с волоконно-оптическими датчиками позволяет оценивать скорость миграции CO₂ и потенциально действовать как селективные фильтры, пропуская CO₂ к датчикам, но отфильтровывая нежелательные газы. Его команда будет разрабатывать мембранные корпуса в тесном сотрудничестве с командой, работающей с волоконной оптикой.

Опыт Риска по мониторингу CO₂ в экстремальных условиях будет бесценен при размещении датчиков на глубине 1,5 километра в скважине или потенциально на 2 километра под морским дном. Высокое давление и температура, не говоря уже о мешающих газах и химическом затемнении волоконной оптики, — вот некоторые из вызовов, с которыми сталкиваются исследователи.

Как ученый-геолог с талантом к разработке приборов, Риск отмечает, что его роль в проекте включает в себя «проведение этих технологий в реальный мир» и наблюдение за мешающими переменными, «чтобы то, что происходит на лабораторном столе, могло происходить и в окружающей среде».

Камеры вынужденной диффузии выводятся на рынок через компанию Forerunner Research, которую Риск основал из-за отсутствия канадских предприятий в этой узкоспециализированной области. Компания, предоставляющая приборы и услуги мониторинга, готова расширить применение технологии для мониторинга газов на промышленных объектах, таких как полигоны ТБО, операции по закачке кислого газа и объекты УХУ.