Выяснение, где размещать углерод

Для удовлетворения наших текущих энергетических потребностей без усугубления изменения климата большинство экспертов сходятся во мнении, что необходимо найти способ хранения углекислого газа, выделяемого при сжигании угля, нефти и природного газа. Однако полноценных систем хранения не существует, а планы по их созданию содержат множество неизвестных.

Новые проекты Массачусетского технологического института (MIT) могут помочь восполнить этот пробел в информации. На осеннем собрании Американского геофизического союза (AGU) в прошлом месяце в Сан-Франциско две команды объяснили, как они решают некоторые неопределенности, связанные с улавливанием и захоронением углерода (CCS). Многие ученые рассматривают CCS как многообещающий способ резкого сокращения количества CO₂, выбрасываемого в атмосферу.

Одна группа MIT представила методы использования компьютерного моделирования для анализа потенциала конкретных площадок для закачки CO₂ под землю. Другая группа предложила комплексную систему мониторинга таких объектов после их ввода в эксплуатацию. Вместе презентации MIT охватили весь спектр вопросов захоронения углерода — от первоначального предложения до жизненного цикла таких объектов.

Рубен Хуанес, доцент в области энергетики, предложил новую математическую модель для оценки емкости хранения возможных зон секвестрации CO₂. Модель Хуанеса, разработанная с помощью аспирантов Кристофера МакМинна и Майкла Шульчевски, может применяться к объектам размером с геологические бассейны, простирающиеся на сотни километров. Этот инструмент можно использовать для оценки потенциального подземного пространства для хранения CO₂ на всей территории США. Хуанес отметил, что ключевой неопределенностью является потенциальная миграция CO₂ вертикально через геологические слои, и его команда сейчас работает над лучшим пониманием этого механизма.

Если и когда такие системы улавливания и захоронения будут введены в эксплуатацию, тщательный мониторинг станет необходимым. Здесь на первый план выходит другая команда MIT под руководством Кэролайн Сето. Команда использовала прогностическое моделирование для разработки системы мониторинга места захоронения, интегрируя информацию из сетей датчиков для определения количества и местоположения закачанного CO₂ по мере его движения через подземные формации. Для адекватного, но экономически оправданного мониторинга команда исследовала минимально необходимое количество и тип контрольных станций, которые будут измерять крошечные деформации поверхности, мониторить газы, выходящие из почвы, анализировать геохимические пробы из наблюдательных скважин и отслеживать сейсмическую активность.

Поскольку крупномасштабное захоронение будет связано с закачкой под землю на порядки большего количества CO₂, чем когда-либо предпринималось ранее, и, вероятно, будет охватывать различные геологические формации и поверхностные среды на протяжении десятилетий, Сето заявила, что это исследование было призвано «предоставить рекомендации политикам, подчеркивая компромиссы между затратами и пределами обнаружения, которые необходимо учитывать при реализации программы мониторинга».