Trapping Kohlendioxid unterirdisch: Können wir es tun?

Ein Politik-Adresse machte letzte Woche Präsident Barack Obama die Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen in den Vereinigten Staaten eine der wichtigsten Prioritäten in der Nation Kampf gegen den Klimawandel. Nun, ein neu erschienenen geologische Bericht verweist auf eine vielversprechende Art und Weise zu reduzieren auf die Menge an schädlichen Kohlendioxid in die Atmosphäre gepumpt: injizieren und innen Felsen tief unter der Erde speichern.

Der U.S. Geological Survey (USGS) nahm eine detaillierte Bewertung und 36 Regionen im ganzen Land, die die richtigen unterirdischen Bedingungen zwischen 2.400 bis 3.700 Tonnen Gigatonnen Kohlendioxid unterirdisch speichern gefunden – ein Prozess, bekannt als geologische Kohlenstoffbindung. Eine metrische Gigatonne entspricht 1 Milliarde Tonnen.

In einem gesonderten Bericht erschien Anfang Juni, der US Energy Information Administration, eine Organisation, die sammelt und analysiert Statistiken zur Energieproduktion und-Verbrauch, werden Projekte der Vereinigten Staaten etwa 5,4 Tonnen Gigatonnen fossiler Brennstoffe im Zusammenhang mit Kohlendioxid im Jahr 2013, emittieren die Kohle, Erdgas und Erdöl Emissionen enthält. Basierend auf diesen Schätzungen, die USGS-Ergebnisse eine große, ungenutzte Ressource repräsentieren, die helfen könnten, Kohlendioxid-Emissionen zu reduzieren und die Auswirkungen auf das Klima der Erde, sagte Briana Mordick, ein Geologe an natürlichen Ressourcen Defense Council (NRDC), einer Non-Profit-Umwelt Advocacy Group mit Hauptsitz in New York City.

"Dies ist nur ein Werkzeug in einer Reihe von Optionen, die wir haben, aber es sehr wichtig ist, uns zusätzliche Zeit für den Übergang von fossilen Brennstoffen zu nonfossil Brennstoff-Energie", sagte Mordick LiveScience. [Die Realität des Klimawandels: 10 Mythen kaputt]

Im Rahmen ihrer Untersuchung der USGS ausgeschlossen Gebiete des Landes, die Süßwasser-Quellen gelten, und begrenzt ihre Einschätzung zum Rock Schichten in einer Tiefe, die an denen das Kohlendioxid unter genügend Druck in einem flüssigen Zustand bleiben die Kohlendioxid helfen würde wäre mit dem salzigen Wasser Untergrund mischen.

Die Studie identifiziert die größte Lagerpotential in der Coastal Plains-Region, die viel von der Golfküste umfasst. Dieser Bereich könnte laut USGS Bericht rund 2.000 Tonnen Gigatonnen oder 65 Prozent, der des Landes Lagerpotential entfallen. Andere Bereiche mit beträchtlichen Speicherkapazität sind die Alaska-Region und den Rocky Mountains.

Gehen unter die Oberfläche

Geologische Kohlenstoffbindung beinhaltet Erfassung der Abgase von Kraftwerken, bevor sie in die Atmosphäre freigegeben werden, und das Kohlendioxid aus dem Rest der Emissionen zu trennen. Dieses Kohlendioxid wird dann gekühlt und komprimiert in einem sogenannten überkritischen Zustand, was, dass es zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas Eigenschaften hat bedeutet, erklärt Mordick.

Als nächstes reist überkritische Kohlendioxid über ein Netz von unterirdischen Rohrleitungen zu einer Website, wo es durch einen Brunnen in unterirdischen Felsen gepumpt wird.

"Die Idee ist, dass das Kohlendioxid dort eingeschlossen wird ziemlich viel auf unbestimmte Zeit," sagte Mordick. "Dinge wie Öl, Gas und Sole für Millionen von Jahren im Untergrund eingeschlossen werden, sagen also geologische Grundlagen uns dies möglich ist. Es ist in gewisser Weise natürliche geologische Prozesse nachahmen."

Hierzu muss das Kohlendioxid injiziert werden, tief unter der Erde, zwischen mindestens 3.000 und 15.000 Fuß (914 und 4.600 Meter), sagte Peter Warwick, Leiter des Projektes geologische CO2-Sequestrierung im USGS, die Sequestrierung Bericht löschte. Darüber hinaus eignen sich bestimmte Arten von Gesteinen mehr Kohlendioxid zu halten. [Video: Wie funktioniert CO2-Abscheidung & Sequestrierung]

"Sie wollen ein Gestein, das nennen wir Porosität, was, dass es gibt kleine, offene Bereiche innerhalb der Felsen und Durchlässigkeit, d. h. die Möglichkeit für Flüssigkeit bedeutet, durch den Fels zu bewegen, hat", sagte Warwick.

Sandstein oder Kalkstein Felsformationen sind besonders gute Stauseen, aber ebenso wichtig sind die Gesteinsschichten over the Top, die wie eine Kappe Abdichtung im Kohlendioxid, handeln, sagte Mordick. Ohne diese robuste Gesteinsschicht könnte Kohlendioxid sickern und Leck an die Oberfläche, die Atmosphäre auf jeden Fall erreichen.

"Es muss eine gute Decke Formation oben – so etwas wie Schiefer, niedrige Porosität mit geringer Durchlässigkeit" Mordick sagte. "Im Grunde ist es wie ein Deckel auf die Speicher-Formation, die verhindert, dass Kohlendioxid vertikal Migration."

Leckagen sind eines der wichtigsten Anliegen rund um geologische Kohlenstoffbindung, und Forscher auf dem Land sind die damit verbundenen Risiken, inklusive Studium der Arten von Bedingungen, die Kohlendioxid zu entkommen verursachen könnte Beurteilung.

Unter der Erde gefangen

Ein möglicher Weg, die, den das Gas entweichen könnte, ist durch sickern in einer flacheren Felsformation, wo könnte es dann verteilt und schließlich seinen Weg an die Oberfläche machen, sagte Ronald Falta, ein Professor in der Abteilung für Umwelttechnik und Geowissenschaften an der Clemson University in Clemson, SC

Im Jahr 2009 erhielt Falta und sein Kollege Larry Murdoch, einen $891.000 Zuschuss von Environmental Protection Agency (EPA) zu untersuchen, wie Kohlendioxid in geologischen Formationen sicher zu verstauen. Das Projekt, das beinhaltet auch Sally Benson, Direktor des Stanford University globale Klima & Energieprojekt, ist im letzten Jahr.

Falta sagte, dass während undichte Kohlendioxid ein wichtiges Anliegen, die Idee der Lagerung von Material in den Untergrund Felsen einer wohlverstandenen Prozess ist.

"Menschen Erdgas in unterirdischen Formationen jahrelang mit sehr wenigen Problemen gespeichert haben," sagte Falta. "Wenn dieser Seiten werden sorgfältig untersucht, und wenn sie tief genug sind, ich das Risiko denke ist gering. Aber es ist immer noch ein großes Problem, das wir angehen müssen, bevor etwas geschehen ist, während das Kohlendioxid eingespritzt wird, und nachdem es injiziert wird zu. Wir müssen nachdenken: wie sichern wir gegen Leckagen, und was wollen wir tun, wenn dies der Fall ist? "

Geologische Kohlenstoffbindung ist derzeit von der EPA unter seiner Klasse VI Regeln für Injektionsbohrungen geregelt. Nach diesen Vorschriften sind Unternehmen oder Organisationen verpflichtet, die Website auf Dichtheit für mindestens 50 Jahre nach der Injektion Prozess zu überwachen.

Mordick, bei dem NRDC, sagte die Klasse VI-Richtlinien sind die strengsten Regeln, die die EPA geschrieben hat, und sie sollen den gesamten Sequestrierung Prozess, von der Auswahl der Speicherstätte in den Jahrzehnten nach zu regulieren.

Falta sagte, dass im Laufe der Zeit verschiedene Mechanismen abfangen hilft natürlich das Kohlendioxid (CO2) enthalten, aber Überwachung wie das Kohlendioxid zunächst durch den Kalkstein oder Sandstein Felsen bewegt wird entscheidend sein.

"Kohlendioxid löst sich in Wasser unter die hohe Drücke, so schließlich, das wird alles zu lösen und nicht haben eine Tendenz zu steigen," erklärte er. "Über einen längeren Zeitraum, es schaltet sich in Mineralien und Karbonate, so ist es meist in den frühen Zeiten, wenn Sie eine lebhafte Rauchfahne CO2 haben, musst du wirklich vorsichtig sein."

Folgen Sie dem Geld

Die USGS Bericht wertet nicht die wirtschaftliche Lebensfähigkeit der geologische Kohlenstoffbindung, aber die Kosten für die Bereitstellung dieser Art von Aufnahme und Speichertechnologien könnte eines der Haupthindernisse für tatsächlich Einsatz dieser Strategie. Zum einen ist die Gewinnung von Kohlendioxid aus Kraftwerk Emissionen ein kostspieliger Prozess. [Top 10 verrückteste ökologischen Ideen]

"Es ist wirklich teuer, das Kohlendioxid aus dem Schornstein Gase aus den Kraftwerken zu trennen", sagte Falta. "Das ist die Hauptkosten wird sein, wobei dies bei kleinen und mittleren Maßstäben, aber nicht auf die massive Skalen, über die wir sprechen könnte, große Kraftwerke."

Warwick, sagte der USGS beabsichtigt, einen Bericht über die Ökonomie mit geologische Kohlenstoffbindung, basierend auf den Ergebnissen ihrer ersten Studie zu veröffentlichen.

"Es gibt eine bedeutende Buy-in, also diese Entwicklung und Infrastruktur kommt mit einem Preis," sagte Warwick. "Bist du bereit zu zahlen für die Kosten für CO2 zu erfassen und in den Boden setzen, dann könnte es einen erheblichen Einfluss machen."

Die USGS untersucht auch andere Risiken im Zusammenhang mit der Injektion von Kohlendioxid tief unter der Erde, darunter auch, ob dabei unerwünschten seismischen Aktivität induzieren konnte Warwick hinzugefügt. Injektion von Abwasser aus Fracking oder hydraulic fracturing ist mit erhöhter Seismizität in Bereichen verbunden worden, wo die Injektion auftritt.

Dennoch ist geologische Kohlenstoffbindung eine verlockende Möglichkeit, die Nation Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen, Falta sagte, und eine Chance, die Umweltauswirkungen der Kohle-Kraftwerke zu verringern.

"Die USA haben mehr von diesen Felsformationen als jedes andere Land, und mehr als jeder andere Kontinent so auf, dass Respekt, wir etwas Glück haben," sagte Falta. "Es wird wahrscheinlich einkochen auf eine Frage der Ökonomie. Werden die Leute denken, es lohnt sich, dies zu tun, oder sollten wir weiterhin Kohle verwenden? Und wir haben viel Kohle, auch."

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