Auli Niemi forskar om framtidens koldioxidlagring

Sedan 1800-talet har vi pumpat ofantliga mängder olja och gas ur marken. Nu är det dags att vända på processen och stoppa tillbaks det kolet där det kommer ifrån. Professor Auli Niemi forskar om hur koldioxid kan lagras i berggrunden för att minska de storskaliga utsläppen av koldioxid till atmosfären.

Auli Niemi är professor vid institutionen för geovetenskaper, och tillsammans med kollegor från universitet och företag runt om i hela världen forskar hon om framtidens koldioxidlagring. Hon har koordinerat en och haft ledande roller i tre andra stora EU-projekt inom koldioxidlagring och är en av universitets mest framgångsrika forskare inom EU:s sjunde ramprogram. Den 27 januari tilldelades hon Björkénska priset av Uppsala universitet.

Tekniken går ut på att injicera koldioxid under högt tryck ned i porös berggrund. Där kan koldioxiden tas upp i saltvattenakvifärer, eller fylla tömda olje- och gasreservoarer. Runt om i världen finns massor av övergivna oljereservoarer, men ännu många fler djupa akvifärer med odrickbart saltvatten. Det är framförallt i dessa salta akvifärerna man inser att vi skulle kunna lagra de stora mängder koldioxid som behövs.

– För att koldioxidlagring ska fungera är det tre huvudsakliga krav som måste uppfyllas. För det första måste vi ha en lämplig geologisk reservoar. Med det menas en bergart som t.ex. sandsten, som är porös och kan innehålla vätskor och gaser – typ vatten, olja, naturgas eller koldioxid. För det andra måste vi ha ett ”lock”, alltså en mer kompakt bergart som lersten eller skiffer, som stänger till reservoaren uppåt så att gasen inte sipprar ut. För det tredje så måste vår reservoar befinna sig på minst 800 meters djup för att rätt tryck- och temperaturförhållanden ska råda för att koldioxiden ska övergå i en så kallad superkritisk fas, som är ett mellanting mellan gas och vätska. Om alla de villkoren uppfylls kan vi förvara koldioxiden långvarigt i berggrunden, säger Auli Niemi.

Koldioxiden fångas upp

Tanken är att koldioxid ska fångas upp när den släpps ut i t.ex. kolkraftverk, stålverk osv., komprimeras och transporteras i rörledningar eller med båtar till lämpliga lagringsområden där den kan pumpas ned i reservoaren.

– Det är en tekniskt komplex produktionskedja som behövs för att lyckas med storskalig koldioxidlagring. Men de flesta delarna av den av kedjan är redan etablerade från tidigare tillämpningar. Vi har under lång tid pumpat upp vatten, olja och gas ur marken och distribuerat dessa i komplexa transportsystem. Man kan säga att här vänder man på riktningen och utvecklar en ny tillämpning av redan utvecklade teknologier. Ytterst viktigt är emellertid att ha full kontroll över vad som händer med koldioxiden efter den har pumpats ned, vilket kräver pålitliga metoder både för att karakterisera lagringsplatserna samt för att övervaka hur koldioxiden beter sig i reservoaren. Det är de sistnämnda som vår forskning fokuserar sig på.   

Testanläggning i Israel

Det största av Auli Niemis projekt är MUSTANG, där hon och hennes kollegor har byggt upp en testanläggning för koldioxidlagring och övervakning i en 1.6 km djup saltvattenakvifär i Israel.

– När man pumpar ned koldioxiden i saltvattenakvifären så händer spännande saker! För det första letar sig koldioxiden uppåt, eftersom den är lättare än vattnet. På vägen löser en del upp sig i vattnet, som i en kolsyrad dryck. Andra delar av koldioxiden fastnar i porutrymmen, eller så småningom binds den kemiskt som nya karbonatmineral. Den koldioxid som slutligen är kvar stoppas av helt enkelt locket som utgörs av de kompakta lagren ovanför reservoaren. Det är alltså en hel mängd olika processer som sker med koldioxiden på djupet, och vi försöker förstå vilka som är viktigast, hur snabbt de sker, och vilka som kanske kan orsaka problem, samt utveckla pålitliga metoder för att kvantifiera och övervaka dessa processer, förklarar Auli Niemi.