• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania pokazują, że CO2 ze złóż gazu ziemnego rozpuszcza się w wodzie

    03.04.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Wyniki międzynarodowych badań prowadzonych pod kierunkiem brytyjskich naukowców pokazały, że w złożach gazu naturalnego, w których gromadził się przez tysiąclecia dwutlenek węgla (CO2) i inne gazy cieplarniane, większość CO2 przechowywana jest dzięki rozpuszczeniu w wodzie, a nie wytrąceniu się w minerały. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Nature mają olbrzymie znaczenie dla badań nad długofalowym wpływem podziemnych magazynów węgla.

    Podczas gdy stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze stale rośnie, globalne zaangażowanie polityczne i publiczne w ograniczanie korzystania z paliw kopalnych nie dotrzymuje kroku narastającemu problemowi. Popularnym tymczasowym rozwiązaniem, które pozwala zredukować emisję CO2, jest zatrzymywanie gazu z elektrowni węglowych i składowanie go pod ziemią. Jednakże niewiele wiadomo na temat bezpieczeństwa i skuteczności tego rozwiązania w perspektywie długoterminowej.

    W najlepszym przypadku badania inżynieryjne nad magazynowaniem geologicznym CO2 dały pogląd na to, co może się zdarzyć z upływem dziesięcioleci. Tymczasem modele komputerowe zaprojektowane w celu symulacji tego, co może się stać z CO2 wprowadzanym pod ziemię, dały zróżnicowane wyniki. W ramach ostatnich badań naukowcy wykorzystali złoża gazu ziemnego w Chinach, na Węgrzech oraz w USA do zbadania sposobu, w jaki CO2 był naturalnie składowany pod ziemią przez tysiąclecia, aby zaobserwować sposób funkcjonowania naturalnego odpowiednika przyszłych magazynów węgla.

    "Postawiliśmy na głowie starą technikę wykorzystywana modeli komputerowych i spojrzeliśmy na złoża gazu ziemnego, które więziły dwutlenek węgla przez bardzo długi okres czasu" - powiedział naczelny autor, dr Stuart Gilfillan z Uniwersytetu w Manchesterze, Wlk. Brytania.

    Naukowcy wykorzystali jednocześnie gaz szlachetny i węglowe wskaźniki izotopowe, aby sprawdzić czy magazynowanie polegało na rozpuszczaniu się dwutlenku węgla w wodzie, czy raczej na wytrącaniu się w minerały węglanowe. Z dwóch opcji preferowaną jest wytrącanie się w minerały, ponieważ dzięki temu dwutlenek węgla będzie zasadniczo "uwięziony" na wyjątkowo długi czas.

    "Połączenie tych dwóch technik pozwoliło nam dokładnie zidentyfikować pierwsze miejsca magazynowania dwutlenku węgla" - wyjaśnił dr Gilfillan. "Wiemy już, że ropa i gaz były bezpiecznie magazynowane w złożach przez miliony lat. Nasze badania wyraźnie pokazują, że dwutlenek węgla był bezpiecznie magazynowany w wodach gruntowych tych złóż."

    Naukowcy stwierdzili, że ilości CO2 wytrącone w minerałach były nieistotne w porównaniu z 90% gazu skutecznie usuniętego przez rozpuszczenie w wodzie. Z uwagi na zagrożenie późniejszym ulatnianiem się CO2 z powstałej "musującej" wody (niczym zimny, bulgoczący gejzer wypuszczający gaz z powrotem do atmosfery), naukowcy podkreślają, że w zakresie badań nad magazynowaniem węgla należy przyjrzeć się bliżej potencjalnej ruchliwości CO2 w wodzie.

    W badaniach nad monitorowaniem gazu również wykorzystano nowatorską metodologię. Zdaniem profesora Chrisa Ballentine'a z Uniwersytetu w Manchesterze, kanadyjscy i brytyjscy partnerzy wnieśli do projektu specjalistyczną wiedzę w zakresie różnych aspektów śledzenia gazu. "Dzięki połączeniu naszej wiedzy byliśmy w stanie wymyślić nowy sposób obserwowania złóż dwutlenku węgla. To nowe podejście będzie również nieodzowne do monitorowania i śledzenia, gdzie znajduje się dwutlenek węgla przechwycony z elektrowni węglowych i wprowadzony pod ziemię - ma to decydujące znaczenie dla weryfikacji naszego bezpieczeństwa."

    W dołączonym komentarzu, dr Werner Aeschbach-Hertig z Uniwersytetu w Heidelbergu, Niemcy, powiedział: "Mimo iż rozpuszczalność w wodach gruntowych oznaczałaby możliwość przemieszczania się CO2 i ewentualnego uwolnienia do atmosfery [ďż˝] w sposób, w jaki prawdopodobnie odbywa się to w złożach gazu naturalnego, ten wynik nie oznacza, że bezpieczne magazynowanie geologiczne jest niemożliwe. Niemniej zwraca uwagę na potrzebę gruntownej oceny hydrogeologicznego otoczenia ewentualnych magazynów."

    Nowe metody zaproponowane przez naukowców oferują również skuteczne narzędzie do przyszłych badań nad geochemicznymi mechanizmami zatrzymywania gazu. Odkrycia znacznie poszerzyły wiedzę na temat długofalowych skutków zatrzymywania i magazynowania gazów cieplarnianych w złożach geologicznych.

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Nature:
    http://www.nature.com/nature

    Uniwersytet w Manchester:
    http://www.manchester.ac.uk

    Rada Badań nad Środowiskiem Naturalnym:
    http://www.nerc.ac.uk

    Źródło danych: Nature; Rada Badań nad Środowiskiem Naturalnym
    Referencje dokumentu: Gilfillan S.M.V., et al. (2009) Solubility trapping in formation water as dominant CO2 sink in natural gas fields. Nature 458:614-8. DOI: 10.1038/nature07852.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Podziemne magazyny gazu (PMG) – naturalne przestrzenie, o dużej pojemności magazynowej znajdujące się głównie w wyeksploatowanych („wyeksploatowanych”) złożach gazu ziemnego i ropy naftowej, kawernach solnych, nieczynnych kopalniach węgla. Do tych miejsc może być wtłaczany gaz, zajmujący w normalnych warunkach objętość miliardów metrów sześciennych. Celem podziemnych magazynów gazu jest również sezonowe, strategiczne przechowywanie gazu ziemnego. Przyczyniają się one do zwiększenia niezawodności systemów gazowniczych i bezpieczeństwa energetycznego regionu lub kraju. Chimera (tur. Yanar taş) - miejsce naturalnego wypływu gazu ziemnego, położone na południu Turcji, w prowincji Antalya, w górach niedaleko miejscowości Çıralı. W rejonie dzisiejszego Yanartaş (tur. "płonące kamienie") na obszarze ok. 5000 m² znajdują się dziesiątki miejsc naturalnego wypływu gazu. Natężenie emisji gazu zmienia się w zależności od pór roku - jest większa w zimie; ilość uchodzącego gazu jest modulowana przez ilość napływających wód gruntowych i zmiany ciśnienia atmosferycznego. Płonący gaz tworzy „wieczne ognie”. W przeszłości płomienie były na tyle duże, że stanowiły one naturalne latarnie morskie dla żeglugi przybrzeżnej. Rosyjsko-ukraiński konflikt gazowy (nazywany też wojną gazową) – odnosi się do wielu sporów pomiędzy rosyjskim dostawcą gazu Gazpromem, a Ukrainą, szczególnie w zakresie dostaw gazu ziemnego, jego cen i długów. Spory te są zagrożeniem dostaw gazu do wielu krajów europejskich, które są zależne od rosyjskiego gazu ziemnego.

    Kraj gazem płynący (Gasland, 2010) – amerykański film dokumentalny wyprodukowany i wyreżyserowany przez Josha Foxa. Film skupia się na społecznościach w Stanach Zjednoczonych dotkniętych przez wydobycie gazu łupkowego poprzez metodę znaną jako szczelinowanie hydrauliczne. Jedną z kluczowych scen filmu jest scena podpalenia gazu ziemnego wydobywającego się ze zwykłego wodociągu, co miało być skutkiem frakturacji, co — zdaniem krytyków filmu — w tej okolicy powierzchniowe wycieki gazu ziemnego obserwowano już w XVII wieku. Problem ten poruszany jest w drugiej części filmu (Gasland, 2013). Przedstawia on wyniki badań zgodnie, z którymi do skażenia wody gazem dochodzi w wyniku uszkodzeń betonowego pierścienia uszczelniającego odwiert. Geologia naftowa (Geologia złóż ropy naftowej i gazu ziemnego) - dziedzina geologii zajmująca się poszukiwaniem, określaniem zasobów oraz przygotowaniem do eksploatacji złóż węglowodorów, głównie ropy naftowej i gazu ziemnego.

    Polska Organizacja Gazu Płynnego została założona w 1996 roku i od tego czasu aktywnie uczestniczy w życiu branży paliwowej. Członkami Organizacji są jednostki produkcyjno-handlowe, zajmujące się zakupem, rozlewem i dystrybucją gazu skroplonego LPG, a także produkcją i obrotem urządzeniami służącymi do jego transportu, magazynowania i eksploatacji. POGP należy do Europejskiej Organizacji Gazu Płynnego (AEGPL) z siedzibą w Brukseli. Przedsiębiorstwo Poszukiwania i Eksploatacji Złóż Ropy i Gazu "Petrobaltic" SA – polskie przedsiębiorstwo zajmujące się poszukiwaniem i eksploatacją złóż ropy naftowej i gazu ziemnego na Bałtyku.

    Geofizyka Kraków - polska firma geofizyczna, świadcząca usługi na rzecz poszukiwań złóż węglowodorów (gazu ziemnego i ropy naftowej), a także wód geotermalnych oraz monitorowania złóż i zbiorników gazu. Firma prowadzi prace sejsmiczne, przetwarza i interpretuje dane sejsmiczne, dokonuje pomiarów geofizyki i sejsmometrii wiertniczej. Jest Spółką Akcyjną, należącą do Grupy Kapitałowej PGNiG. Statek do badań sejsmicznych - statek przeznaczony do badań geofizycznych przez badanie rozchodzenia się fal sejsmicznych w dnie morskim na obszarach szelfu. Używany głównie do wyszukiwania złóż ropy naftowej i gazu ziemnego.

    Polskie LNG S.A. - spółka powołana do budowy i eksploatacji terminalu skroplonego gazu ziemnego (LNG) w Świnoujściu. Powstanie terminalu LNG pozwoli na odbieranie gazu ziemnego - drogą morską - praktycznie z dowolnego kierunku na świecie, przez co przyczyni się do zwiększenia energetycznego bezpieczeństwa Polski. Obecnie 100% udziałów w Polskim LNG S.A. posiada GAZ-SYSTEM S.A..

    Współczynnik ściśliwości gazu (ang. gas compressibility factor) – bezwymiarowy parametr fizyczny wyrażający ściśliwość płynów (c) wyrazony zależnością c = (-1/V) * (dV/dp), gdzie d - pochodna cząstkowa. Jest często mylony ze współczynnikiem pseudościśliwości, który oznacza odchyłkę własności gazu rzeczywistego od gazu doskonałego - czyli tym opisanym w poniższym artykule.

    Stężenie projektowe (ang. design concetration) - to stężenie objętościowe gazu gaśniczego w powietrzu, które zostanie osiągnięte w zabezpieczanym pomieszczeniu po wyładowaniu gaśnicy. W przypadku czystych środków gaśniczych (takich jak halon czy dwutlenek węgla) wartość stężenia projektowego przyjmuje się jako iloczyn stężenia gaszącego oraz współczynnika bezpieczeństwa. Wirialne równanie stanu gazu opisuje stan gazu rzeczywistego. Ma postać szeregu potęgowego (Kamerlingha - Onnesa), którego pierwszy człon stanowi równanie stanu gazu doskonałego. Z reguły równanie to jest podane dla 1 mola gazu, a więc zamiast objętości w równaniu pojawia się objętość molowa gazu .

    Petrobras, Petróleo Brasileiro S/A – brazylijski koncern naftowy z siedzibą w Rio de Janeiro, zajmujący się wydobyciem ropy naftowej i gazu ziemnego, importem i przesyłem gazu ziemnego oraz przetwórstwem ropy naftowej i gazu. Koncern eksploatuje liczne złoża, m.in. w Zatoce Meksykańskiej, Nigerii, Indiach, Turcji, Angoli, Argentynie, Boliwii i Wenezueli. Koncern prowadzi dystrybucję paliw w prawie 6 tysiącach stacji, ponadto posiada sieć nafto- i gazociągów oraz flotę tankowców. Firma produkuje też nawozy sztuczne. Większościowym udziałowcem przedsiębiorstwa jest rząd Brazylii. Kopalnia Ropy Naftowej i Gazu Ziemnego Lubiatów (KRNiGZ Lubiatów) – kopalnia ropy naftowej i gazu ziemnego uruchomiona w 2013 roku. Kopalnia należy do spółki PGNiG, a zarządzana jest przez PGNiG - Oddział w Zielonej Górze. Jest to największa kopalnia ropy naftowej w Polsce.

    Temperatura punktu rosy lub punkt rosy – temperatura, w której może rozpocząć się proces skraplania gazu lub wybranego składnika mieszaniny gazu przy ustalonym ciśnieniu, a w przypadku mieszaniny gazów, również przy określonym składzie. Rozpatrywany składnik gazu (np. para wodna) ma w danej temperaturze ciśnienie parcjalne równe ciśnieniu pary nasyconej tego składnika w temperaturze punktu rosy. Gazowiec – statek przeznaczony do transportu skroplonego naturalnego gazu ziemnegoLNG (ang. Liquefied Natural Gas) lub skroplonego gazu porafinacyjnego – LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas). Statki tego typu są w krajach anglojęzycznych nazywane LNG Carrier, LPG carrier; frankofońskich odpowiednio Méthanier, Propanier.

    Dodano: 03.04.2009. 15:11  


    Najnowsze