CO2 lässt sich dauerhaft im Boden speichern
Marco De Paoli vom Institut für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung der Technischen Universität (TU) Wien hat im Vorjahr einen mit 1,5 Mio. Euro dotierten "Starting Grant" des Europäischen Forschungsrats (ERC) für die Entwicklung von Methoden erhalten, mit denen sich Strömungen von Flüssigkeiten durch poröse Materialien beschreiben lassen. Derzeit auch an der Universität Twente (Niederlande) tätig, wird der Wissenschafter ab Herbst dieses ERC-Projekt an der TU Wien umsetzen.
In aufwendigen Simulationen auf Supercomputern zeigte De Paoli mit Kolleginnen und Kollegen aus Italien und Großbritannien nun im Fachjournal "Geophysical Research Letters" erstmals genau, was passiert, wenn sich CO2 mit Grundwasser in einem porösen Gestein mischt. Tief im Boden ist der Druck so hoch, dass Kohlendioxid flüssig ist. Obwohl die Dichte des flüssigen CO2 geringer als jene von Wasser ist, driftet das flüssige CO2 nicht nach oben, wenn es ins Grundwasser gepumpt wird. Es löst sich vielmehr im Wasser, wodurch eine dichtere Flüssigkeit entsteht.
"Dadurch, dass CO2-reicheres Wasser eine höhere Dichte hat als CO2-armes Wasser, ergibt sich im porösen Gestein eine hochinteressante Dynamik", erklärte De Paoli in einer Aussendung. In Regionen mit der höchsten CO2-Konzentration sinkt das Wasser schneller nach unten, was für noch bessere Durchmischung sorgt. So bildet sich ein netzartiges Muster aus CO2-reicheren und -ärmeren Gebieten.
Voraussetzung für diese Dynamik ist eine möglichst undurchlässige Gesteinsschicht, unter der sich das CO2 sammeln kann, bis es sich in Wasser gelöst hat. Zudem sollte das Gestein darunter möglichst porös sein, damit das CO2-haltige Wasser leicht nach unten sinken kann.
Geologische Voraussetzungen nicht selten
"Solche geologischen Gegebenheiten sind gar nicht so selten", sagte De Paoli. Als Beispiel nennt er ehemalige Erdöllagerstätten oder sogenannte salzhaltige Aquifere. "Alleine in Österreich gibt es mindestens sechs solche Aquifere", so der Forscher.
Insgesamt zeigte das Forschungsteam, dass das CO2 unter solchen Verhältnissen für unbeschränkte Zeiträume im Boden bleibt. Auch geologische Veränderungen, etwa Erdbeben oder menschliche Eingriffe, würden die Situation nicht mehr beeinflussen. Aus den Berechnungen konnte das Team einfache Modelle ableiten, die in der Praxis verwendet werden können, etwa um den CO2-Fluss im Boden vorherzusagen oder um Injektions-Strategien zu entwickeln.
(S E R V I C E - Studie online: https://go.apa.at/x84iIwes)
Zusammenfassung
- Marco De Paoli erhielt einen ERC-Grant von 1,5 Millionen Euro, um Methoden zur Beschreibung von Flüssigkeitsströmungen in porösen Materialien zu entwickeln. Diese Methoden sind entscheidend für das Verständnis der CO2-Speicherung.
- In Österreich gibt es mindestens sechs geeignete Aquifere für die CO2-Speicherung. Diese geologischen Gegebenheiten sind nicht selten und bieten Potenzial für die langfristige Speicherung von CO2.
