Le problème de stockage du carbone
Nous avons toutes ces grandes solutions capturant le carbone, généralement des émetteurs aériens ou industriels. Mais la capture n’est que la moitié du problème. Que faisons-nous de tout ce carbone capturé?
La durée du stockage du carbone est essentielle pour évaluer le cycle de vie du CO2– Produits dérivés et capacités de stockage. Combustibles synthétiques dérivés de CO capturé2 sont généralement recombustés dans l’année suivant la capture. Par conséquent, les combustibles synthétiques ne sont pas une solution de stockage à long terme viable. Le stockage du carbone géologique est plutôt une solution à long terme largement acceptée qui a un potentiel technique mondial d’au moins 2 000 GT de CO2GIEC 2018. Ici, le carbone est injecté dans des réservoirs souterrains, principalement pour une récupération améliorée du pétrole pour le pétrole et le gaz.
Un puits typique a une capacité potentielle de 1 MT / an. Cependant, cette solution, bien que courante, est connue pour entraîner le CO2 fuite. Idéalement, moins de 1% de fuites devraient être attendues sur une période de 1 000 ans. Cependant, les fuites continues et les éruptions de puits sont connues pour entraîner des fermetures et une augmentation des coûts du projet. Aux États-Unis seulement, si tous les puits de pétrole et de gaz actifs et abandonnés divulguaient au taux de fuite moyen, la fuite pourrait être plus 60m tonnes de CO2 par année.
CO potentiel2 Fuite par forme et qualité de stockage
Existe-t-il une meilleure façon de stocker underground?
Magasins de minéralisation souterraine co2 sous une forme solide, généralement comme un minéral carbonate dans l’un ou l’autre in situ, ex-situou opérations superficielles. Pour les opérations in situ, CO2 et l’eau sont injectées sous terre pour créer un dérivé de carbonate de calcium qui stocke le CO2 Lorsqu’il a réagi avec des minéraux contenant du calcium / magnésium comme des roches mafiques et ultramafiques qui sont mondialement abondantes. L’eau provient du même réservoir dans lequel l’injection a lieu ou de l’eau de mer peut être utilisée.
La solidification peut prendre jusqu’à deux ans pour former un minéral stable avant le CO2 est séquestré de façon permanente pendant des millénaires. La fuite est si faible qu’elle est essentiellement éliminée avec une solubilité instantanée de la dissolution du CO2 dans l’eau. Mais le manque de techniques de surveillance efficaces pour les systèmes souterrains et de surface existe pour garder une trace des fuites de gaz et d’eau pendant que le CO2 se solidifie. Pourtant, aucune surveillance à long terme n’est nécessaire.
Feuille de surface souterraine
Combien peut être stocké?
Le stockage a le plus de potentiel avec des roches mafiques ou ultramafiques (basalte, icace ou magma) car elles sont très réactives et contiennent les métaux nécessaires pour immobiliser en permanence le CO2. La capacité de stockage théorique dépasse le CO total2 résultant de la combustion de tout carbone dérivé du combustible fossile sur Terre. À l’échelle mondiale, la capacité de stockage découverte est à la hausse de 250 gt de co2 dans les basaltes sur terre et jusqu’à 100 GT dans les basaltes sous-marins (National Academies of Sciences Engineering Medicine, 2019).
D’autres facteurs critiques tels que la disponibilité de l’eau ou la perméabilité du fondement peuvent varier considérablement entre les régions. Les roches basaltiques varient en termes de fracturation et de poreuse, ce qui peut avoir un impact sur l’espace de stockage total pour le CO minéralisé2. Par exemple, de nombreuses basaltes aux États-Unis n’ont pas de potentiel de stockage en raison de leur profondeur peu profonde, de leurs fractures fermées et de leur forte probabilité de réactivation des failles. D’autres roches réactives telles que l’andesites, les péridotites, les brèches et les formations sédimentaires contenant des minéraux de calcium, de magnésium et de silicate riche en fer peuvent également être possibles.
Considérations techniques et économiques
Il est difficile d’estimer la capacité de stockage d’un puits à long terme en partie car il existe un taux d’injectivité maximal pour un réservoir donné. Le taux de minéralisation dépend de la quantité de CO dissous2la présence d’ions divalents dans la roche hôte, et l’alcalinité de la solution dans laquelle il est dissous. Cette étape est peut-être la plus limitative car les chercheurs essaient d’obtenir une accélération de carbonatation plus rapide. De plus, l’utilisation de la chaleur générée pendant le processus est intéressant. Pourtant, la minéralisation in situ ne nécessite pas d’installations supplémentaires, d’extraction ou de transport de réactifs ou de minéraux.
Les basaltes sont principalement considérés, car plus de 90% de minéralises en quelques mois seulement. Les chercheurs pensent que les systèmes de basalte peuvent être auto-scellant lorsque la minéralisation est courante dans les «impasses», contenant ainsi. À 30 barres de bar et 20 ° C, environ 22 mt d’eau sont nécessaires par tonne de CO2 Cela coûte 10 à 40 $ la tonne. Les installations pilotes de CarbFix coûtent environ 10 millions de dollars à 20 millions de dollars par an ou 25 $ la tonne de gaz soluble stocké en utilisant l’infrastructure existante dans une grande installation géothermique. CO en phase libre2-La minéralisation basée sur une base de 5 millions de dollars par puits. Les coûts sont fortement corrélés avec la perméabilité, où une faible perméabilité entraîne des coûts plus élevés en raison des exigences plus importantes de volume d’eau. Mais il y a une corrélation négative entre le coût et le CO2 le contenu ainsi la capture du carbone est attrayant pour augmenter le CO2 pureté.
CO2 Coût de minéralisation + comparaison de volume
C’est pourquoi l’innovateur, Atmosfuturecombine son système RevFraccourn sans ventilateur et à base de cryogénique (capture de carbone de fractionnement inverse), une solution de capture d’air directe (DAC), avec CO2 utilisation. Une fois capturé, CO2 est ensuite mélangé à l’hydroxyde de calcium pour créer de la craie dans une réaction exothermique. La suspension de craie résultante peut être utilisée pour pomper dans des puits d’huile et de gaz appauvris. La méthode de la craie peut être utilisée pour reconstituer les mines de craie ouvertes qui sont épuisées ou vendues dans le cadre d’une économie circulaire dans la construction.
Cela s’appuie sur l’élan des principaux innovateurs comme Carbfix, connu pour sa solution de minéralisation souterraine qui capture le carbone des émetteurs de source ponctuelle ou par DAC près des formations rocheuses prometteuses, comme pour les projets géothermiques. Clineworks a lancé son plus grand projet, Mammouthà Hellisheiði, Islande en 2022. Il s’agit d’une plante DAC qui aura une capacité de capture annuelle de 36 000 tonnes dont Carbfix sera responsable du stockage du CO2 Underground dans les roches basaltiques. Il devrait commencer les opérations cette année.
Projet Mammouth
Qu’est-ce qui empêche l’industrie de l’échelle plus rapidement?
Actuellement, il existe large lacunes techniques qui doit être traité à l’échelle du champ. Certains défis avec l’eau restent à relever comme l’utilisation de l’eau de mer sur l’eau douce. Heureusement, il y a eu quelques projets qui ont réussi à démontrer la minéralisation souterraine, en particulier par Carbfix. Les projets futurs devront colorer là où les grandes fournitures de CO2 et des roches basaltiques abondantes sont disponibles comme des réservoirs géothermiques. Parce qu’il est généralement peu probable que les formations rocheuses les mieux adaptées soient proches des émissions industrielles, le DAC présente une opportunité positive de maximiser la capture et le stockage. L’utilisation d’autres formations rocheuses peut également aider à accélérer le taux de minéralisation telles que les roches ultramafiques, mais d’autres études sont encore nécessaires.
Les réglementations devront être assouplies une fois qu’il est compris que la minéralisation souterraine est plus sûre que les systèmes utilisés par l’industrie pétrolière et gazière avec supercritique (liquide) CO2. De même, une éducation est nécessaire pour garantir au public que ces systèmes ne nuisent pas aux environnements locaux – les préoccupations les plus importantes étant les tremblements induits par l’homme. Malgré ces obstacles, le potentiel de minéralisation souterraine à fournir une solution sûre et permanente pour le stockage du carbone ne justifie que un déploiement rapide.
