Effects of impurities on subsurface CO₂ storage in gas fields in the northeast Netherlands

Zwavel lastig voor ondergrondse opslag kooldioxide

Om het broeikasgas kooldioxide (CO2)  ondergronds op te kunnen slaan is het eerst nodig dit gas te zuiveren. Dat maakt de opslag duurder. Panteha Bolourinejad onderzocht wat precies het effect is van vervuiling met zwavelhoudende stoffen op de ondergrondse opslag van CO2.

Afvang en opslag van CO2 is één van de opties om de uitstoot van broeikasgassen te reduceren. Dit is echter een kostbaar en daarom economisch onaantrekkelijk  proces. Om de kosten van afvang te reduceren hebben ECN, DNV-GL en de RUG in het kader van het EDGaR researchprogramma gezamenlijk onderzocht of het haalbaar is om bij het scheiden van CO2 uit rookgas bepaalde onzuiverheden in de CO2 stroom te laten zitten. Dergelijke onzuiverheden zouden de integriteit van transport en ondergrondse opslag systemen kunnen aantasten. Het is daarom van belang om veilige grenzen aan de concentraties van onzuiverheden in de CO2 stroom te stellen.

Bolourinejad richtte zich in haar onderzoek specifiek op het ondergrondse opslaggedeelte. Zij onderwierp Rotliegend reservoir en Zechstein dekgesteenten aan laboratoriumexperimenten onder hoge druk - en temperatuuromstandigheden. Hierna vergeleek zij de geochemische effecten van pure CO2 met die van mengsels van CO2 met H2S en SO2.

Op grond van de experimenten stelde Bolourinejad vast dat hoge concentraties van H2S in de CO2 stroom kunnen leiden tot het neerslaan van aanzienlijke hoeveelheden zout. Dit moet worden vermeden om de effectiviteit van injectieputten niet aan te tasten. De invloed van SO2 als onzuiverheid is het grootst bij gesteenten met een hoog carbonaatgehalte, wat mogelijk tot gedeeltelijk oplossen van mineralen kan leiden. Dit kan echter worden gecompenseerd door zowel H2S als SO2 in de CO2 stroom te mengen, wat zorgt voor een toename in anhydrietvorming.

Aangezien de experimenten een tijdsduur hadden van één tot zes maanden, moesten de langetermijneffecten (>100 jaar) worden vastgesteld via modellering.  De laboratoriumexperimenten leverden hier belangrijke inputparameters voor, met name het reactieve oppervlak  en kinetische parameters voor het oplossen en neerslaan van mineralen.

Panteha Bolourinejad verrichtte haar onderzoek bij de afdeling Geo-Energy van het Energy and Sustainability Research Institute Groningen. Zij werkt inmiddels als Reservoir Engineer bij Shell (NAM).

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/ef1d6dd6-4b9d-4e4e-bc97-d257deb6724d