Fenntartható fejlődés gyakorlati szemmel

aco2.jpg 

Egy izlandi erőműben elsőként dolgoztak ki eljárást a szén-dioxid biztonságos föld alá pumpálására. A gáz bazaltos kőzetbe juttatva szilárd formában véglegesen megköthető, ami tartós megoldást jelenthet a globális felmelegedést okozó szén-dioxid-kibocsátás visszaszorítására.

Izland egyik legnagyobb erőművében dolgozó kutatók és mérnökök első alkalommal bizonyították, hogy a kibocsátott szén-dioxid a földfelszín alá pumpálva alig néhány hónap alatt, kémiai reakció útján szilárd formában megköthető.

Lényeges, hogy a folyamat minden eddigi jóslatnál lényegesen rövidebb idő alatt lezajlik, ezért az eljárás kidolgozói azt remélik, végre eloszlathatják a szén-dioxid föld alatti tárolásával kapcsolatos korábbi aggályokat, miszerint a gáz idővel visszaszivároghat a légkörbe, vagy akár robbanásszerűen ki is törhet a felszín alól. Az eredmény jelentőségét az is érzékelteti, hogy az eljárást az egyik vezető tudományos folyóirat, a Sciencelegfrissebb száma ismerteti.

A hellisheidi erőmű a világ legnagyobb geotermikus létesítménye, amely társerőművével együtt nemcsak az izlandi fővárost, Reykjavíkot látja el energiával, hanem a helyi ipar számára is szolgáltat elektromosságot.

Az erőmű turbináit a vulkanikus hő által felmelegített víz forgatja, de a folyamat mégsem teljesen tiszta: a felpumpált vízzel együtt gázok, nevezetesen szén-dioxid, illetve záptojásszagú, mérgező hidrogén-szulfid is a felszínre kerülnek.

Föld alá pumpálás és tárolás

A 2012-ben elindított, Carbfix névre keresztelt kísérleti projekt keretében az erőmű megkezdte a gázoknak a felpumpált vízhez való hozzákeverését, és az így létrehozott oldat visszafecskendezését a terület alatt húzódó vulkanikus bazaltrétegbe. Amikor a bazalt szén-dioxiddal és vízzel kerül érintkezésbe, természetes kémiai folyamatsor játszódik le, melynek végeredményeképpen a szén-dioxid fehéres, krétaszerű ásvány formájában kicsapódik.

Azt azonban senki se tudta, mindez milyen gyorsan megy végbe, ha a természetes folyamatot kimondottan a szén-dioxid megkötése céljából próbálják kiaknázni. Korábbi tanulmányok úgy becsülték, hogy a legtöbb kőzetben több száz, sőt, több ezer évig is eltarthat a folyamat. Ám a Hellisheidi alatti bazaltban a befecskendezett szén-dioxid 95 százaléka kevesebb mint két év alatt szilárd ásvánnyá alakult.

„Ez azt jelenti, hogy nagy mennyiségű szén-dioxidot lepumpálhatunk, és azt rendkívül rövid idő alatt, teljesen biztonságosan tárolhatjuk a föld alatt” – jelentette ki Martin Stute, a Science-ben megjelent tanulmány társszerzője, a Columbia Egyetem Lamont-Doherty Geológiai Obszervatóriumának hidrológusa. – „A jövőben minden olyan erőmű esetében felvetődhet ennek az eljárásnak a használata, amely bazaltban gazdag helyen épült – ilyen pedig sok van.” Lényegében valamennyi tengeri talapzat, továbbá a kontinentális talapzatok mintegy 10 százaléka ebből a porózus, feketés színű kőzetből áll.

Kevés helyen próbálkoztak idáig

A tudósok hosszú évek óta küzdenek a szén-dioxid megkötésének feladatával. A klímaváltozás hatásaival foglalkozó kormányközi bizottság 2014-es jelentése egyértelműen azt jósolja, hogy hatékony széndioxid-megkötő technológia híján lehetetlen lesz a globális felmelegedést érdemben lefékezni.

Ennek ellenére mostanáig egyetlen projekt sem tudott lényegi előrelépést felmutatni.

Eddig alig néhány helyen próbálkoztak a szén-dioxid föld alá pumpálásával, és e kísérleti helyszíneken is leginkább a tiszta szén-dioxidot fecskendezték homokkőbe vagy mélyen fekvő, sós talajvizes kőzetekbe abban a reményben, hogy a tárolásra használt kőzet fölötti záróréteg megakadályozza majd a gáz visszajutását. Azonban a kísérleteket mindvégig az az aggály kísérte, hogy ha csak a legkisebb hiba csúszik is a számításokba, a szén-dioxid a zárókőzet repedésein keresztül végül mégis visszaszivároghat a felszínre, vagy – ami ennél is veszélyesebb – a természetes földmozgások, vagy maga a lepumpálás által keltett kisebb rengések nyomán a földmélyi tárolóhelyről hirtelen törhet fel a gáz.

Észak-Amerikában jelenleg egyetlen nagyobb szabású kísérlet zajlik a kanadai Saskatchewan tartomány egy szénerőművében, ám a projekt előrehaladása során lépten-nyomon újabb és újabb műszaki nehézségek merülnek fel. Ráadásul az eltárolt szén-dioxidot arra használják, hogy olajtartalmú kőzetekbe préselve onnan további olajat sajtoljanak ki – amelynek elégetése során ismét csak szén-dioxid keletkezik.

A hellisheidi erőművet üzemeltető Reykjavík Energy 2007-ben a Columbia Egyetemmel, valamint Koppenhága és Izland egyetemeivel közösen konzorciumot hozott létre azzal a céllal, hogy a területet megszabadítsák a kibocsátott szén-dioxidtól, és nem mellesleg a bűzös hidrogén-szulfidtól is. Az erőmű évente 40 ezer tonna szén-dioxidot termel, amely bár csupán 5 százaléka egy hasonló teljesítményű fosszilis tüzelőanyaggal működő erőmű emissziójának, mégsem elhanyagolható mennyiség.

Előzetes laborkísérletek során azt találták, hogy a helyi bazalt – a legtöbb projektben a befecskendezésre használt üledékes kőzetekkel ellentétben – nagy mennyiségű kalciumot, vasat és magnéziumot tartalmaz, ami kedvez a szén-dioxid kicsapásának. A kísérletek azt is megmutatták, hogy a kicsapási reakció rengeteg vizet is igényel, ami szintén új utat rajzolt ki a korábbi próbálkozásokhoz képest, mivel azokban csak magát a tiszta szén-dioxidot pumpálták le a befogadó kőzetbe.

A kísérlet első, 2012-13 közötti ütemében a csoport 250 tonna, vízzel és hidrogén-szulfiddal kevert szén-dioxidot juttatott a 400-800 méter mélységben fekvő bazaltrétegbe, majd egy sor mintavételező kút segítségével nyomon követték a kőzetképződés kémiáját.

A kutakból származó vízmintákban a szénizotóp-összetétel gyors változása arra utalt, hogy a szén jelentős része hónapok leforgása alatt ásvánnyá alakult.

A projektet a Reykjavík Energy részéről irányító Edda Aradóttir eredetileg úgy számította, hogy az ásványosodási folyamat nagyjából 8-12 évet vesz majd igénybe; még ez is jóval gyorsabb tempó lett volna annál, mint amit a korábbi tanulmányok előrejeleztek. „Az emberek nem sok hitelt adtak a számításaimnak. Senki se gondolta, hogy ez ilyen gyorsan megtörténhet” – meséli a kutatónő.

A valóságban aztán minden még sokkal gyorsabban zajlott. Ez igazán kellemes meglepetésként ért mindenkit.” 

A befecskendezett területről fúrással vett kőzetmintákon jól látszik, hogy a bazaltot fehéres karbonát-erek járják át, amelyek nyilvánvalóan a folyamat eredményeképp keletkeztek.

A kezdeti sikeren felbuzdulva a Reykjavík Energy 2014-ben évenkénti 5000 tonnára emelte a befecskendezés ütemét. A továbbra is folyamatosan végzett megfigyelések szerint az ásványosodási folyamat lépést tart a meggyorsított bevitellel – állítja Aradóttir, hozzátéve, hogy a társaság a nyáron megduplázni tervezi a jelenlegi befecskendezési rátát.

Érdeklődnek a technológia iránt

A geotermikus energiával foglalkozó cégek világszerte érdeklődést mutatnak a technológia iránt – mondta el Sigurdur Gislason, az Izlandi Egyetem geológusa és a tanulmány társszerzője, aki szerint azonban a legnagyobb áttörés a fosszilis tüzelőanyagokat égető erőművek és nehézipari létesítmények részéről várható, mivel ezek nagységrendekkel több szén-dioxidot termelnek.

A folyamathoz elengedhetetlen bazalton kívül a másik lehetséges korlátozó tényező az elérhető víz mennyisége, ugyanis a technológia minden tonna szén-dioxidhoz nagyjából 25 tonnányi vizet igényel. 

Ám a legtöbb helyen ez tengervízzel is megoldható volna – véli Gislason. A Lamont Intézet egy 2010-es tanulmányban már felvetette, hogy az Egyesült Államok partjait övező bazaltos tengeri talapzat kitűnő felvevőközeg lehetne a széndioxid-emisszió eltűntetéséhez.

S míg a legtöbb eddigi projektben a szén-dioxid tonnájának elválasztása és befecskendezése a becslések szerint legalább 130 dollárba került – ami igen borsos ár –, a hellisheidiek nagy előnye, hogy egyfelől részben az erőmű már kiépített infrastruktúráját használják a gáztartalmú oldat visszafecskendezésére, másfelől nem fordítanak külön gondot a szén-dioxid tisztítására, így a tonnánkénti költséget 30 dollárra tudták leszorítani.

A fosszilis tüzelőanyagot égető létesítmények sajnos nem úsznák meg ilyen olcsón a technológia bevezetését – és bőséges vízellátás nélkül álmodni sem merhetnek róla. További buktatókat sejtet egy idén májusban megjelent tanulmány, amely karbonátos ásványokkal táplálkozó, azokat a szén-dioxidnál is veszedelmesebb üvegházhatású gázzá – metánná – alakító föld alatti mikrobákról számol be.

Ha e mikroorganizmusok valóban közbelépnek, az azt jelentené, hogy maga a természet hiúsíthatja meg a természetvédők erőfeszítéseit.

Korábban azt gondolták, ilyen mikrobák kizárólag a mély óceánfenéken élnek, de újabban kutatók azonosították őket egy kaliforniai felszíni forrás vízében is.

A Párizsi Geofizikai Intézet mikrobiológusai máris nekiálltak, hogy feltérképezzék a Carbfix program által érintett terület föld alatti mikroba-összetételét, hogy kiderítsék, vajon hatással lehet-e a kőzetek élővilága a befecskendezett szén-dioxid sorsára.

Amennyiben tetszett a cikk, illetve más hasonló híreket is szívesen olvasna, itt lájkolhatja oldalunkat!

Kapcsolódó cikkek:

Forrás - Kép: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory