Bevor Sie sich für einen bestimmten geografischen Standort zur unterirdischen Kohlenstoffspeicherung entscheiden, sollten Sie genau wissen, was Sie in Gang setzen, sowohl durch die Injektion, also den Prozess des Einpumpens des Treibhausgases in den Untergrund, als auch im Laufe der Zeit – bis zu Hunderten von Jahren –, während sich das Gas dort unten befindet.
Dazu bedarf es der Fähigkeit, einigermaßen genaue Vorhersagen zu treffen, die auf Kenntnissen über die geologischen Bedingungen im Untergrund basieren, aber auch darüber, wie sich CO2 unter verschiedenen Druck- und Temperaturbedingungen verhält und wie das Treibhausgas mit anderen Stoffen im Untergrund chemisch reagieren kann.
Die notwendigen Vorhersagen können mithilfe eines Simulators gemacht werden, einem hochentwickelten Computerprogramm. Eine Gruppe von Chemieforschern der DTU erweitert nun den GEOS Kohlenstoff-Speichersimulator um unter anderem ihr Expertenwissen über geochemische Reaktionen einzubringen. GEOS ist ein Open-Source-Tool, das ursprünglich vom Lawrence Livermore National Laboratory, der Stanford University und TotalEnergies entwickelt wurde.
Algorithmen berechnen chemische Reaktionen
Die Arbeit der Forscher ist Teil der großen grünen Partnerschaft INNO-CCUS.
„Unsere Gruppe bei DTU Chemistry entwickelt seit vielen Jahren Algorithmen, mit denen sich der Verlauf chemischer Reaktionen berechnen lässt. In diesem Projekt können wir Algorithmen beisteuern, die berechnen, wie sich CO2 bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken sowie bei der Begegnung mit anderen Substanzen im Untergrund wie Salzwasser, Mineralien oder Kohlenwasserstoffen verhält, die typische Rückstände in stillgelegten Öl- und Gaslagerstätten sind“, sagt Associate Professor Wei Yan, der den Beitrag der DTU zu dem Projekt leitet.
Mithilfe dieser Simulationen lässt sich zudem beurteilen, ob die geplante Injektion durch unerwünschte Phänomene beeinträchtigt werden könnte.
„Bei der Injektion von CO2 können verschiedene nachteilige chemische Reaktionen auftreten. Wenn beispielsweise Salzwasser vorhanden ist, kann es zu einem Salzniederschlag kommen und zu Verstopfungen in den Brunnen führen, die Zugang zum Untergrund bieten. Dieses Wissen kann dabei helfen, ein genaues Bild davon zu erhalten, wie viel CO2 man an einem bestimmten Ort speichern kann und wie schnell man die Aufgabe erledigen kann. Diese Informationen können letztendlich bestimmen, ob der Standort für die Kohlenstoffspeicherung geeignet ist“, fügt Yan hinzu.
Vorhersagen für mehrere hundert Jahre in die Zukunft
Bei geeigneten Standorten können Simulationen zudem vorhersagen, wie sich das CO2 nach der Injektion im Untergrund ausbreitet und wie sich das Treibhausgas im Laufe der Zeit – bis zu Hunderten von Jahren – sowohl geologisch als auch chemisch stabilisiert. Kenntnisse über beides können dazu beitragen, das Treibhausgas für lange Zeit einzuschließen, was ja der eigentliche Zweck der Speicherung ist.
Bis 2027 haben die Forscher Zeit, das Simulationsprogramm zu entwickeln. Anschließend soll es veröffentlicht und als kostenloses Tool angeboten werden, mit dem jeder über künftige Standorte für die Kohlenstoffspeicherung entscheiden kann.