Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

Sorption and Migration of CO2 in Porous Media

Tildelt: kr 18,3 mill.

Absorpsjon og adsorpsjon av CO2 i leire-strukturer/leireoverflater er viktig for funksjonaliteten til takbergarter som er aktuelle i reservoar-sammenheng. I perioden har vi fortsatt studier av hvordan CO2 kan lagres i leire, og vi har eksperimentelt påvist dette ved røntgendiffraksjons studier utført ved NTNU. Eksperimentene har blitt utført ved hjelp av en trykk/temperaturcelle designet ved NTNU. Dette er 4de generasjons utgave av denne cellen, og studiene i 2011-12 ble utført i en helt ny-designet celle. Vi etablerte vha. slike eksperimenter i 2010/2011 at CO2 kan fanges og lagres i leire-strukturer, og vi har nå fortsatt med videre eksperimenter for å finne ut hvor godt leire holder på CO2 ved forskjellige temperaturer og trykk. Vi har påvist at det kan være to mekanismer for opptak av CO2 i leirstrukturer: 1) CO2 tiltrekkes og bindes fysisk av ioner som befinner seg i leirstrukturen, og 2) CO2 tiltrekkes og bindes av leireoverflater. Disse eksperimentene fortsatte ved i årene 2013-15 NTNU med formål å kunne skille klart og definitivt eksperimentelt mellom alternativene 1) og 2). Iløpet av 2014-15 har vi påvist at leire kan fange og holde på CO2 like godt som zeolitter, MOFer eller karbon baserte materialer, og at mekanisme 1) er den dominerende. Ved NTNU har vi i årene 2011-13 også utført noen studier av hvordan leirstrukturers porøsitet kan designes ved hjelp av elektriske felt. Disse studiene vil gjøre oss i stand til å designe porøsiteten (dvs pore -størrelser og - retninger) i porøse modell systemer av leire som kan brukes til å studere CO2 strømning i slike strukturer på en kontrollerbar og verifiserbar måte, samt at vi i disse strukturene kan forhåndsstemme retninger for sprekker hvor CO2 kan migrere. Ved IFE har vi også fortsatt arbeidet med eksperimentelle studier av CO2 i porøse media, i hovedsak leirstrukturer. Vi har benyttet en spesialdesignet CO2 prøvecelle for studier ved høye CO2 trykk, både for sub-kritiske og super-kritiske CO2 tilstander. Disse eksperimentalle aktivitetene ved IFE ble avsluttet i 2013, og vi søker å fortsette dem i nye prosjekter. I perioden 2013-14 har vi ved IFE i hovedsak utført pcT (trykk-konsentrasjon-temperatur) eksperimenter med leire og CO2, som supplement til røntgeneksperimentene ved NTNU. Fortrengning av vann med CO2 er et komplisert problem hvor de strukturene som oppstår avhenger av flere fysiske parametere som viskositet, overflatespenning, fuktegenskaper, løsbarhet i tillegg til egenskapene til det porøse mediet. For å få en forståelse av de ulike parameterne har vi ved UiO i perioden 2013-15 hatt en PhD aktivitet på numerisk arbeid. Eksperimentelle aktiviteter ved UiO innenfor prosjektet ble avsluttet i november 2013, og videreføres i andre prosjekter.

CO2 sequestration, or storage, in deep geological structures involves combined complex physical as well as physico-chemical processes on many length- and time-scales simultaneously. This is why it is important to reduce the complexity of CO2 storage and c apture, and focus on a set of relevant phenomena, and subsequently include results from those together into larger encompassing models. The project focus on physical processes that are of key importance for the optimization and understanding of CO2 trans port into the ground. CO2 storage in a water saturated porous materials, such as sandstone in a sedimentary basin, relies on different mechanisms of confinement that act on different time scales. First, an impermeable caprock (often including clays) that keeps the fluid from escaping upwards is needed. This is because of the upwards buoyancy that acts on the supercritical CO2 fluid. Second, the solubility of the CO2 will cause it to absorb in the water, which then becomes denser than the surrounding wat er. At this stage the CO2 may sink and the caprock may become redundant. Third, intercalation (absorption) into clay nanopores, or adsoption onto outer clay grain surfaces, both represents complex mechanisms that may bind CO2 to the clay present in porou s structures and formations. Fourth, and last, chemical reactions that bind the carbon in mineral form to the rock, will take place. These processes, that take place over increasing time spans, also produce increasingly stable storage of the CO2. The pr oject will study physical phenomena in porous materials in the context of soft and complex materials physics. The project is ideally suited for educating MSc and PhD candidates in experimental and/or computational basic physics relevant for CO2 storage. The project involves national cross-institutional (NTNU, UiO; IFE) in Norway, and international collaborations, in particular with researchers in France and USA

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering