Viten

Slik kan vi lagre CO2 under havbunnen for alltid

Berggrunnen under Nordsjøen har et stort potensial som felles lagringssted for CO₂ fra industri i hele Nord-Europa.

Sandstein sett gjennom mikroskop. Mellom sandkornene kan væsker flyte og CO2 lagres. Foto: Universitetet i Oslo

  • Odd Andersen, forsker, Sintef Digital
  • Anja Sundal, geolog og postdoc, Universitetet i Oslo
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Geologien i Nordsjøen består i stor grad av sedimentære bergarter som har bygget seg opp over flere hundre millioner år.
Disse er blitt dannet ved at sand og leirpartikler er blitt presset sammen, knust og sementert til stein under høyt trykk og temperatur. I denne prosessen bevares som regel noe mellomrom mellom kornene, og det er ikke uvanlig at disse væskefylte porene kan utgjøre 20–30 prosent av steinens volum.

Geologiske «feller»

Noen lag, gjerne sandstein, er såpass gjennomtrengelige at væsker og gasser kan strømme ganske lett gjennom dem. Andre lag, som skifer, har bitte små, flate korn og blokkerer flyt. Historisk sett har olje og gass blitt dannet i organisk rike lag og over tid migrert oppover ettersom disse fluidene er lettere enn vann.

Oppsamling av hydrokarboner i geologiske «feller» danner grunnlaget for vår tids olje- og gassindustri. Det at vi i dag finner olje og gass som ble dannet for millioner av år siden, viser at naturgass, og derfor også CO₂, kan lagres permanent.

Odd Andersen er forsker ved SINTEF Digital, avdeling for Matematikk og Kybernetikk, og jobber med datasimuleringer innen geovitenskap. Foto: Privat

Anja Sundal er geolog og postdoc ved Universitetet i Oslo, og forsker på CO2-lagring. Foto: Privat


Lag av sandstein eller andre bergarter som tillater flyt muliggjør underjordisk lagring, ved at man injiserer inn CO₂ via dype brønner i stedet for å slippe gassen ut i atmosfæren. Dette praktiseres allerede på norsk sokkel. Statoil deponerer CO₂ fra Sleipner Vest-feltet i Utsira-formasjonen, og har siden oppstarten i 1996 lagret CO₂ tilsvarende om lag to år med trafikk på norske veier.

  • Les mer om Utsira-formasjonen her: Dette kan bli Europas CO₂-lager

Utsira-reservoaret inneholder ikke en dråpe olje, bare saltvann. Det er viktig å benytte saltvann, ikke ferskvannsreservoarer, til lagring, for ikke å forringe fremtidige drikkevannsressurser. Vannfylte lag av sandstein i undergrunnen kalles «akviferer», og forekommer i enorme volumer over hele verden. Nok til å lagre praktisk talt ubegrensede mengder CO2 om man skulle bestemme seg for det.


Kilometer under bakken

Et mulig lagringssted må gjennom grundig kartlegging og evaluering før det kan tas i bruk. Man må være sikker på at reservoaret er stort nok, at det ikke inneholder åpenbare svakheter, at det er lett å injisere der, og at det ligger tilstrekkelig dypt. Et par kilometer under bakken er det trykk- og temperaturforhold som gjør at CO₂ kan lagres i væskeform snarere enn som gass. En ballong med 1 tonn CO₂ vil være på størrelse med et hus ved jordens overflate, men bare utgjøre et par kubikkmeter i et dypt reservoar.

Når CO₂-væsken injiseres i en akvifer, vil den fortrenge saltvannet som befinner seg i porene i steinen rundt injeksjonsstedet, og fordi den er lettere enn vann, vil den bre seg utover i en separat «boble» som kryper sakte oppover. Det er derfor viktig med takbergarter (tette lag, for eksempel skifer) over selve lagringsformasjonen.

Må forhindre lekkasjer

Disse utgjør første skanse for å forhindre at CO₂ lekker ut. Over tid er det imidlertid andre mekanismer som bidrar til å sikre at gassen forblir permanent under bakken. Én slik mekanisme er kapillærkrefter. I lang tid (hundrevis til tusenvis av år) etter at all injeksjon har stanset, vil CO₂-«boblen» langsomt forflytte seg i lagringsformasjonen. Under forflytning etterlater den seg et spor av dråper som fanges mellom smale porehalser og blir sittende fast.

CO₂ kan lagres svært dypt under bakken i porøse bergarter som sandstein. I Norge er aktuelle lagringssteder langt til havs. Foto: Global CCS Institute

Denne mekanismen, kalt «residuell innfanging», spiser gradvis av den mobile boblen og få den til å svinne hen. CO2 som er i kontakt med vann i reservoaret vil også, gitt tid og høyt trykk, løse seg opp, akkurat som i en lukket flaske Farris.

Denne oppløsningen utgjør en tredje lagringsmekanisme. I riktig lange tidsperspektiver vil også reaksjoner mellom surt, CO₂-holdig vann og stein kunne bidra til at CO₂ bindes i mineraler som felles ut. Effekten av de ulike lagringsmekanismene forskes på ved bruk av praktiske eksperimenter og numeriske simuleringer, samt ved å overvåke steder hvor det injiseres CO₂.


Små jordskjelv

De siste par tiårene har det vært forsket mye på geologisk CO₂-lagring, og de fire lagringsmekanismene nevnt over har vært nøye studert. Annen forskning på området omhandler tekniske løsninger og risikofaktorer. Den største risikoen forbundet med å injisere store mengder CO₂ er trykkoppbygning. Vannet som allerede befinner seg i reservoaret må skyves unna, og dette medfører at trykket vil øke under injeksjon.

På Utsira-formasjonen i Nordsjøen har Statoil lagret CO₂ i en geologisk sandsteinsformasjon siden 1996. Foto: Olav Olsen

Dersom trykket blir altfor høyt, kan man risikere at takbergarter sprekker opp, eller at eksisterende forkastninger reaktiveres. Dette kan lede til uønsket lekkasje eller små jordskjelv. Dette problemet kan imidlertid unngås ved å velge egnede lagringssteder samt passe på å ikke injisere med for høyt trykk.


Norges fordelaktige geologi

Selv om vi nå har både teoretisk kunnskap og praktisk erfaring med hvordan CO₂ kan lagres trygt, er frykten for komplikasjoner én av grunnene til at man har slitt med å få gjennomslag for CO₂-lagring mange steder i Europa. Folk liker ikke tanken på at gass skal injiseres under bakken der de bor, om det er aldri så dypt. Når det gjelder lagring på norsk sokkel er dette et mindre problem.

Store og velegnede lagringsformasjoner langt til havs, i områder som allerede er godt kartlagte, gjør at berggrunnen under Nordsjøen kan tjene som felles lagringssted for CO₂ fra industri i hele Nord-Europa, dersom det er politisk vilje til det. Norges fordelaktige geologi og lange teknologiske erfaring som olje- og gassnasjon har bidratt til at geologisk CO₂-lagring har fått høy nasjonal prioritet.


Ikke science fiction

Det er ifølge internasjonale analyser svært vanskelig å komme bort ifra CO₂-lagring som nødvendig virkemiddel for at verden skal kunne nå togradersmålet, til tross for en rivende positiv utvikling innen fornybar energi.

I 2023 er det planlagt at Norge som første land i verden skal ha på plass en fullskala lagringsløsning som omfatter hele verdikjeden med CO₂-fangst fra fastlandsindustri, transport via skip og lagring i Nordsjøen. Dersom dette gjennomføres, vil fullskalaløsningen hjelpe oss å nå de nasjonale klimamålene og oppfylle våre forpliktelser i Paris-avtalen.

Norges satsing på denne teknologien kan imidlertid få internasjonale ringvirkninger langt utover de relativt beskjedne mengdene med CO₂ som i første omgang skal lagres årlig. En slik verdikjede vil være helt ny i verdenssammenheng og ha internasjonal demonstrasjonsverdi som et eksempel på at CO₂-fangst og lagring er en her-og-nå-teknologi og ikke science fiction, slik det av og til blir hevdet.

Med tanke på globale utslipp, vil derfor denne satsingen kunne bety mye for å få gjennom Norges visjon om Nordsjøen som et felles europeisk lagringssted for CO₂.

Følg Aftenposten Viten på Facebook og Twitter!

Les mer om

  1. Geologi
  2. Utsira
  3. Sleipner
  4. Norsk sokkel
  5. Teknologi
  6. Industri
  7. Viten

Relevante artikler

  1. VITEN

    For 252 millioner år siden forsvant nesten alt liv på Jorden. Kan det skje igjen?

  2. VITEN

    Professoren skrev positivt om kolonitiden. Det endte med voldstrusler og knebling av debatten

  3. VITEN

    Studie av 100.000 arbeidstagere: Byttet jobb, ble friskere

  4. VITEN

    «En negativ opinion får økt grunn til mistillit til forskning»

  5. VITEN

    Dovendyret har et helt økosystem i pelsen

  6. VITEN

    Kan humøret påvirke vaksineeffekt? Jeg er ikke overbevist.| Atle Fretheim