MTA Energiatudományi Kutatóközpont
A szén-dioxid biztonságos felszín alatti tárolását befolyásoló rövid és hosszú távú ásványtani-geokémiai átalakulások vizsgálata és a felszínre kerülés monitorozása
Breitner Dániel
Nem lehet lemondani az óriási lignit vagyonról (MTA KÖTEB állásfoglalás, 2010; Nemzeti Energiastratégia 2030); Magyarország szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére irányuló törekvései; A CO2 kvóták megszerzése
CCS Átmeneti megoldás a megújuló energiaforrások széleskörű elterjedéséig
CCS koncepciók 1. és 2. Leművelt CH telepek vagy a termelés serkentése (EOR, EGR) 3. Sósvizes rezervoárok 4. Bányászatra alkalmatlan széntelepek (szenes rétegek) 5. Szénréteghez köthető metán kitermelésének serkentése 6. Bázisos, ultrabázisos kőzettestek (http://www.bigskyco2.org/whatisit/geologic)
(Hatziyannis et al., 2009)
CCS tevékenységek a világban
(IPCC, 2005)
CO2 kivonódás A fedőkőzet alatti felhalmozódás (szerkezeti csapdázódás) Megkötődés a kis pórusokban (maradék csapdázódás) Oldódás (oldódási csapdázódás)
Ásványképződés (ásványi csapdázódás) → GEOKÉMIA (IPCC, 2005)
(CO2GeoNet, 2009)
Gázszaturáció
CO2 a felszín felé migrál; CO2 szétterjed és beoldódik; A sűrűségnövekedés következtében lefelé áramlik; Az ásványtani reakciók miatt változik a porozitás és a permeabilitás (Naderi Beni et al., 2011)
Porozitás
Ásványi összetétel
Permeabilitás
Rezervoár kőzetalkotó ásványok viselkedése szuperkritikus CO2-sósvizes rendszerben:
jellemző átalakulások szilikátoknál;
reakciósebesség;
változás a kőzetmechanikai és petrofizikai tulajdonságokban.
Zárókőzet és az agyagásványok viselkedése: víztelenedés;
rétegközi kation lecserélése; aggregáció/dezaggregáció és ennek hatása fizikai és kémiai tulajdonságokra (elsősorban záróképességre).
Berrezueta, E., González-Menéndez, L., Breitner, D., Luquot, L. International Journal of Greenhouse Gas Control, beküldve
A spanyol kémiai reaktor sematikus rajza
(P ≈ 75 bar, T ≈ 35 °C, 12 to 970 h)
Optikai- és elektron mikroszkópos eredmények
Képanalízisre épülő pórustér változás számszerűsítés
Képanalízis eredményei
A scCO2 hatására bekövetkezett változások és annak okának sematikus ábrája a) Eredeti textúra
b) A CO2 az agyagos mátrixot a pórustorok irányába nyomja c) A CO2 az agyagásványok rétegei közé diffundálva széntbontja azokat d) A nyomás csökkenésével a fellazult anyag kiáramlik
Az EK-ban tervezett, oldat mintavételi lehetőséggel továbbfejlesztett kémiai reaktor műszaki terve (≤ 200 bar és ≤ 150 °C)
Vizsgálati módszerek Szilárd minták Optikai és elektron mikroszkóp (szerkezeti és ásványtani változások) IR-spektroszkópia (agyagásvány szerkezeti átalakulások) Kisszögű neutron-szórás (pórusszerkezet változásának nyomonkövetése)
Oldat minták ICP-MS (kémiai-ásványkémiai változások in-situ nyomonkövetése)
Geokémiai modellezés (pl.: PHREEQC programmal)
CO2 kiszökés
A monitorozása jogi kötelezettség 145/2012 Korm. Rendelet
Közeli és távlati tervek 1. Kezeletlen és scCO2-vel kezelt spanyol homokkő minták mikroszkópos vizsgálata; 2. Kisszögű neutron-szórás alkalmazásának tesztelése pórustérfogat változás meghatározására; 3. Agyagos fedőkőzet minták autoklávos kísérlete; 4. Analóg területek (Répcelak) tároló és záró kőzeteinek vizsgálata a geológiai időskálán bekövetkező változások megismerésére; 5. Geokémiai modellek felállítása; 6. Végső cél a saját laboratórium teljes kialakítása a bemutatott kémiai reaktorral és in-situ mérőhelyekkel
Együttműködő partnereink Eötvös Loránd Tudományegyetem
Litoszféra Fluidum Kutató Labor Magyar Földtani és Geofizikai Intézet Spanyol Geológiai Szolgálat
Oszlói Egyetem, Földtani Tanszék
Köszönöm a figyelmet!
CIUDEN Technology Developement Centre for CO2 Capture, Spain
