Sönnun

Carbfix ferlið byggir á traustum vísindalegum grunni og hefur verið sannreynt á iðnaðarskala (t.d. Clark et al., 2020). Yfir 70.000 tonnum af CO₂ hefur verið breytt í stein á Hellisheiði hingað til. Til að tryggja að steinrenning CO₂ eigi sér stað og að það sé tryggilega geymt er traustum mæliaðferðum beitt. Þær eru m.a. niðurdæling ferilefna sem rekja steindabindingu og flæði niðurdældu vökvanna, reglulegar sýnatökur í nálægum eftirlitsholum, mælingar á CO₂ flæði úr jarðvegi til að staðfesta að niðurdæling sé með eðlilegum hætti og forðalíkanagerð. Eftirlit er bráðnauðsynlegt til að tryggja að niðurdælingin sé við kjöraðstæður svo steinrenningin sé örugg og varanleg. Það er bæði hagstæðara og gangsærra sem stuðlar að bættu almenningsáliti og leiðir til hraðari þekkingaröflunar sem gagnast framtíðarverkefnum.

Skýringarmynd af Carbfix niðurdælingu með niðurdælingarholu (til hægri) og eftirlitsholu (til vinstri)

Hvernig vöktum við niðurdælingu CO₂-leysta vatnsins?

Eftirlitsaðferðir Carbfix taka tillit til flutnings, niðurdælingar og steinrenningar koldíoxíðs. Gæðaeftirlit er framkvæmt á fengnu CO₂ og því sem á að dæla niður. Einnig er vöktun á niðurdælingarkerfinu, áhrifum aðgerða á umhverfi holunnar og steinrenning CO₂ staðfest.

Hita- og þrýstingsmælar vakta eðlisástand CO₂ við flutning þess sem kemur í veg fyrir ótímabæra uppgufun vökva og þéttingu gasa og óhreinindi. Tölvustýrt flæðigreiningarkerfi hefur eftirlit með efnasamsetningu gassins sem kemur í niðurdælingarkerfið.

Til að tryggja öryggi niðurdælingakerfisins eru lekamælingar gerðar á yfirborði og við borholutoppinn. CO₂ gasmælar eru settir á sérvalin svæði og einnig eru öll borholuhús útbúin CO₂ nemum og þau reglulega skoðuð til að meta gasleka.

Þrýstingsnemar í gasleiðslum borholutoppsins auk nema við kraga fyrir ofan blöndunarpunkt CO₂ og vatnsins staðfesta að niðurdæling sé við kjöraðstæður. Myndun loftbóla veldur skekkju á mældum þrýstingi sem gerir hröð inngrip möguleg. Leiðnimælir er settur í ákveðna dýpt í blöndunarleiðslunni sem gefur enn fremur til kynna ef gasið er ekki fullkomlega leyst í vatninu.

Hvernig sönnum við að CO₂ breytist í stein?

Fjöldi ferilefna er notaður til að vakta steindabindingu koldíoxíðs neðanjarðar.

Við Carbfix tilraunaniðurdælingar árið 2012 reyndust yfir 95% af koldíoxíðinu breytast í stein innan tveggja ára (Matter et al., 2016). CO₂ var styrkt með kolefni-14 (14C) til að fylgjast með ferð þess og hvarfgirni. 14C2 hagar sér efna- og eðlisfræðilega nákvæmlega eins og 12C2 og áhrif samsætubrota milli fasaskipta eru í lágmarki. Þetta gerir okkur því kleift að vakta afdrif niðurdælda CO₂ nokkuð nákvæmlega. Auk þess var rokgjörnum ferilefnum dælt niður: SF6 í fyrri fasa og SF5CF3 í seinni fasa. CO₂ og CO₂/H₂S blöndurnar voru leystar í vatni og þeim dælt niður með ferilefnum í geymslubergið. Því næst voru sýni tekin úr nálægum eftirlitsholum og þau greind til að nema ferilefni, 14C, uppleyst ólífrænt kolefni (DIC) og pH gildi. Aukning í ferilefnamagni sýnanna staðfestir komu niðurdælingarvökvans í eftirlitsholur.

Afdrif CO₂ sem var dælt niður er magngreint með massajafnvægisreikningum. Reiknaður styrkur DIC og 14C er mun meiri en mældur styrkur rá sýnatökum sem gefur til kynna tap á DIC og 14C á leið frá niðurdælingarholu að eftirlitsholu. Munur milli reiknaðs og mælds DIC og 14C bendir til að >95% af CO₂ sem er dælt niður breytist í stein með hvörfum milli vatns, CO₂ og basalts á innan við tveimur árum.

Þar að auki hafa kalsíum samsætu rannsóknir verið notaðar bæði fyrir og eftir niðurdælingu CO₂ til að magngreina umfang karbónats útfellingu fyrir kolefnisgeymslu. Kalsíum samsætu rannsóknir sýna að um 93% af uppleysta kalsíum ummyndast í kalsít steindir á meðan ákveðnum niðurdælingarfösum stendur (von Strandmann et al., 2019).

Hægt er að sækja borkjarna frá neðanjarðar til að meta hvort steinrenning hafi tekist. Hins vegar getur borun verið dýr og tímafrek þar sem hún þarf að vera frá ákveðnu dýpi og steindirnar sem myndast eru fín-kornuð og dreifð á stóru svæði.

Jarðskjálftavöktun

Vöktun á skjálftavirkni á meðan niðurdælingu stendur er mikilvæg til að viðhalda traustu almenningsáliti. Sjálfstætt mat á áhættu vegna skjálftavirkni er framkvæmt við undirbúning niðurdælingar. Staðbundið jarðskjálftanet er starfrækt til að vakta nákvæmlega jarðskjálfta á svæðinu sem er að auki tengt völdum stöðvum úr varanlega jarðskjálftavöktunarneti Íslands.

Niðurdælingarsvæði eru vöktuð fyrir og á meðan undirbúningi vegna borunar á borholum stendur yfir. Þar að auki eru geymslusvæðin venjulega byggð í skrefum svo hægt sé að bregðast við ef svo ólíklega vill til að vart verði við skjálfta.

Svokallað umferðarljósakerfi er notað til að meta skjálftavirkni á meðan niðurdælingar aðgerðum stendur. Sú aðferð hefur verið sannreynd og var þróuð til að minnka hættu á örvaðri skjálftavirkni. Hún hefur verið í notkun í niðurdælingarkerfinu á Hellisheiði frá 2012. Kerfið byggist á að stjórna og aðlaga flæðishraða í niðurdælingarkerfinu til að halda skjálftavirkni í lágmarki.