Изучение более безопасного улавливания и хранения углерода

Уровень углекислого газа (CO₂) в атмосфере значительно вырос за последние 50 лет, что привело к повышению глобальной температуры и резким изменениям климата Земли. Технология улавливания и хранения углерода (CCS) — один из новых методов, которые, как надеются ученые, сыграют важную роль в борьбе с климатическим кризисом. Она предполагает захват CO₂ из выбросов промышленных процессов или сжигания ископаемого топлива при производстве электроэнергии с последующим его хранением под землей в геологических формациях. CCS также будет ключевой для производства «чистого» водорода из углеводородных систем.

Правительство Великобритании недавно выбрало четыре площадки для разработки многомиллиардных проектов CCS в рамках своей программы по сокращению выбросов CO₂ на 20–30 млн тонн в год к 2030 году в тяжелой промышленности. Другие страны взяли аналогичные обязательства по сокращению выбросов углерода.

Выработанные углеводородные резервуары имеют меньший (10%) потенциал хранения по сравнению с глубокими солеными водоносными горизонтами, но рассматриваются как критически важная ранняя возможность для развития технологий геологического хранения CO₂. Исторически CO₂ закачивали в многочисленные истощенные резервуары для повышения нефтеотдачи (CO₂-EOR). Это дает уникальный шанс оценить (био)геохимическое поведение закачанного углерода в инженерных временных масштабах.

В статье, опубликованной сегодня в журнале Nature, доктор Ребекка Тайн и профессор Крис Баллентайн из Оксфордского университета возглавили команду международных сотрудников для изучения поведения CO₂ на нефтяном месторождении в Луизиане (США), где применялся метод CO₂-EOR. Они сравнили (био)геохимический состав этого месторождения с соседним, где CO₂-EOR никогда не использовался. Данные показывают, что до 74% CO₂, оставшегося после CO₂-EOR, растворилось в грунтовых водах. Неожиданно также выяснилось, что микробный метаногенез преобразовал до 13–19% закачанного CO₂ в метан, который является более сильным парниковым газом, чем CO₂.

Это исследование первым интегрировало современные изотопные трассеры (данные по благородным газам, сгруппированным и стабильным изотопам) с микробиологическими данными для изучения судьбы закачанного CO₂. Авторы также предполагают, что этот процесс происходит на других месторождениях природного газа, богатого CO₂, и нефтяных месторождениях с CO₂-EOR.

«Метан менее растворим, менее сжимаем и менее реакционноспособен, чем CO₂, поэтому, если он образуется, это снижает количество CO₂, которое мы можем безопасно закачивать на эти площадки. Однако теперь, когда этот процесс выявлен, мы можем учитывать его при будущем отборе площадок для CCS», — сказал профессор Крис Баллентайн. Это исследование критически важно для определения будущих объектов CCS, установления безопасных исходных условий и программ долгосрочного мониторинга.