En løsning som har stor potensiale, og som vi i SINTEF begynte og utvikle allerede i 1980-tallet, går ut på å fange karbondioksid (CO₂) og pumpe den dypt under bakken i naturlige, porøse bergartsformasjoner, såkalt CCS, (Carbon Capture and Storage).
- Les mer om det her: Hytteturen som endret Norges klimapolitikk
Vi tar CO₂ vi ikke ønsker i atmosfæren og låser den bort i et sikkert rom i dyphavet under flere bergartslag, en strategi som Norge nå skalerer opp ved å utnytte sin offshore-ekspertise innen produksjon og transport av hydrokarboner. Hensikten er å forhindre at CO₂ slippes ut i atmosfæren, og dermed verne om klimaet vårt i mange hundre år framover.
Her er jeg i lab med nyvinningen vår i hånda. Foto: SINTEF
Avbilder jordens indre
Når CO₂ er lagret i underjordiske reservoarer, det er viktig å utføre kontinuerlig overvåking for å sikre at alt går som planlagt. Operatørene benytter seismisk overvåking, omtrent som en medisinsk ultralyd – men for jordskorpen.
Kort fortalt sendes svake vibrasjonsbølger ned i jorden, og man måler hvordan disse bølgene sprer seg gjennom bergartene. Fordi bølgene forplanter seg ulikt i bergarter som er mettet med forskjellige væsker, kan geofysikere oppdage endringer ved å gjenta og sammenligne slike målinger over tid.
Disse endringene kan indikere at én væske har fortrengt en annen. Denne seismiske metoden gjør det mulig å følge med på hvor CO₂ befinner seg, og hvordan den sprer seg. Det bidrar til mer effektiv planlegging av injeksjoner – og samtidig forebygger det lekkasjer.
Endringer i seismiske bølger med endret gassmetning. Figur: SINTEF
Lab-eksperimenter på bergkjerner: Små prøver, store innsikter
Før disse overvåkningsteknikkene tas i bruk ute i felt, gjennomfører vi forskere omfattende laboratorieforsøk med bergkjerner hentet fra aktuelle lagringssteder. Slik kan vi simulere underjordiske forhold i et kontrollert miljø, for å studere hvordan CO₂ påvirker bergartenes egenskaper og hvordan de seismiske bølgene endrer seg i ulike faser av CO₂ injeksjon og migrasjon.
Akkurat som man tester en skalamodell av en bro før den bygges, bidrar disse laboratorieforsøkene til at forskerne tolker seismiske data fra virkelige reservoarer med større presisjon.
En sandsteinprøve montert for testing hos oss ved Formasjonsfysikklaboratoriet. Foto: SINTEF
Vår unike CT-lavfrekvens celle
En av nyvinningene på dette feltet finner vi SINTEFs lavfrekvente celle ved Formasjonsfysikklaboratoriet. Dette apparatet, som Kim S. Mews (PhD stipendiat ved NTNU) og jeg har utviklet, er designet for å måle bergarters egenskaper ved lavere bølgefrekvenser.
Det er det samme frekvensområde som brukes i faktiske seismiske undersøkelser og er ulikt det som er vanlig å bruke ved tradisjonelle høyfrekvente ultralyd-målinger i lab.
Høyfrekvent ultralyd-testing bruker bølger med bølgelengde i millimeter-skala, kan vår lavfrekvens-celle utsette prøven for bølger på 100-meter- til kilometer-skala. Den tar derfor hensyn til de fysiske mekanismene som faktisk finnes ute i felt.
CT-skanning av sandsteinprøve mettet med ulike mengder vann og gass. Foto: SINTEF
Men vi har klart å få til mer: I tillegg er vår lavfrekvens-celle også designet for å operere i et røntgenbasert computertomografi-apparat (CT).
Det gir oss CT-bilder og et unikt innblikk i bergartsprøven. Omtrent som en medisinsk skanning viser kroppens indre, kan vi nå koble sammen seismisk respons og faktisk avbildet metning og distribusjon av væsker i bergarten som testes.
Denne kombinasjonen av lavfrekvensmålinger med CT-bilder gjør det altså mulig å utvikle bedre modeller for bergfysikk. Slike godt tilpassede modeller gjør det mulig ikke bare å lokalisere CO2 i undergrunnen, men også å kvantifisere mengdene, noe som gir oss bedre kontroll på stor-skala CO₂-lagringen.
PhD-stipendiat Kim S. Mews jobber med oppsett av prøver. Foto: SINTEF
Gir oss sikrere lagring av klimagasser
Ved å bruk av avanserte laboratorieteknikker som vår CT-lavfrekvente celle, kan vi teknologer nå bruke små bergprøver for å forbedre forståelse for underjordisk CO₂-lagring. Innsikten dette gir oss åpner døren til sikrere og mer effektiv karbonlagring, en kritisk komponent i løsningen på å bremse klimaendringene.
Gjennom grundig overvåking og banebrytende eksperimenter kan vi forskerne gjøre jordens dype lag til en pålitelig alliert i kampen mot global oppvarming. Det gir oss håp – og et grunnlag for en mer bærekraftig fremtid for oss alle.
Vitenskapelig referanse:
Arbeidet er utført gjennom PETROMAKS 2 forskerprosjekt «Calibrated rock physics model for quantitative seismic analysis of two-phase fluid saturation» (301910). Forfatteren vil gjerne takke alle som har bidratt til prosjektet. Deres innsats og støtte har vært uvurderlig.
