Tilbake til søkeresultatene

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering

Environmental impacts of leakage from sub-seabed CO2 storage

Alternativ tittel: Miljøeffekter av lekkasje fra CO2-lagring under sjøbunn

Tildelt: kr 7,0 mill.

Mobilisering av metaller: Resultatene våre indikerer at mobilisering av metaller fra sediment definitivt er funksjonen av sedimenttyper, dets organiske innhold, og spesielt geologiske karakterer (mineralsammensetning). Som forventet skapte den laveste pH som ble anvendt under forsøkene (pH 6,3) mer mobilitet av metaller (slik som Hg, Pb og U), spesielt fra svakt adsorbert fraksjon. CO2-eksponeringen induserte en reduksjon i pH fra 8,0 til 6,9 og en økning i DIC med 380 umol / kg i begge eksperimentene. Resultatene fra eksperimenter under pH 6,9 indikerer at to elementer som viste betydelig mobilisering er arsen (As) og kadmium (Cd) som begge er kjente miljøgifter. Å følge Fe og Mn er essensielt som er viktige indikatorer for redoksendringer i sedimentet, og de fungerer som skyttelbære for å bære andre overflateaktive elementer. Resultatene våre indikerer også at selv resterende fraksjoner av noen metaller viste tegn på mobilisering under CO2-lekkasjetesten ved pH 6,9, noe som ikke var forventet. På den annen side er noen metaller som Fe og Mn mobilisert i en eller annen fraksjon, men akkumulert i sedimentet som andre former, dette viser at CO2-lekkasje vil føre til en transformasjon av metaller fra en fraksjon til en annen og har potensiale til å endre sedimentkjemien. Signifikante forskjeller i responsen på CO2-eksponering blir observert mellom de to testede sedimenttypene. 10,5% av de totale CaCO3-mineralene ble oppløst i Trondheimsfjordsedimentet, mens kalsitten og dolomitten i Barentshavssedimentet ikke ble påvirket av CO2-eksponeringen. Cd-mobilisering i disse to sedimenttypene viser helt forskjellige mønstre, og korrelasjonene deres med karbonatmineraler er forskjellige, noe som er et uttrykk for forskjellig mineralsammensetning på disse to prøvestedene. Innvirkning på makrofauna og mikrobielt samfunn i sedimentet: Resultatene av TrykkCO2 viste at voksne eksemplarer av Astarte sp. ble ikke påvirket under pH 7. Eksperimentell CO2-lekkasje forårsaket ingen dødelige effekter eller bioakkumulering av giftige elementer i organismen. De kan vokse på en normal måte. Resultatene fra TrykkCO2-resultatene avslørte en gradvis innvirkning av CO2-lekkasje på bakteriesammensetningen så vel som bakteriell aktivitet. Dette beviset ble tydelig observert det siste eksperimentet som testet Barentshavssedimenter (fig. 5). Selv etter CO2-lekkasjen, viste bakterier ikke noe utvinningsstadium til en initial status. Endringer i den relative forekomsten av Pseudomonales, Flavobacterias, desulfuromonadales og geobacteraceae eller Rodobactaerlaes kan bekrefte endringer i biogeokjemiske sykluser i sedimenter. Resultater basert på bakteriell aktivitet ble også funnet i forsøk 2 som testet Trondheim fjordsedimenter. Derfor antydet resultatene at bakteriesamfunnet kan påvirkes hvor som helst. Effekt på DOC-karakterisering: Effekten av lav pH på karakterisering av organisk karbon ble også observert under vårt eksperiment, resultatene våre antyder endringene i ladningen av organisk karbon under eksperimentet i CO2-behandling. Positivt ladet DOC vil være dominerende under CO2-behandlinger, og det er observert en viss økning i tilbakevendende DOC (mindre tilgjengelig for bakteriell nedbrytning) under CO2-behandling. Hvis disse resultatene vil bli bekreftet etter detaljert dataanalyse, som pågår akkurat nå, kan dette ha noen konsekvenser for mikrobiell karbonnedbrytning, som er viktig prosess for den biologiske karbonfangst- og lagringsmekanismen (B-CCS) -mekanismen i det marine miljøet. Resultatene av modellene: Resultatene fra TOUGHREACT-modellen med passende betingelser for topp- og bunngrense for de to tilfellene (Distal and Local) bekrefter hypotesen og antyder at pH, oppløste Fe (II) og Ca-profiler kan være de beste indikatorene på lekkasje, og potensielt de beste indikatorene å skille lokale kontra distale lekkasjeplasser basert på deres romlige og tidsmessige trender. BROM ble brukt for å studere konsekvensene av en 2 timer lang utslipp av gassformig CO2 med en hastighet på 11 l / min (fig.9). CO2-bobler forsvinner umiddelbart etter lekkasjestopp, mens endringer i pH, pCO2 og TIC som kan oppdages i flere dager etter lekkasjen, men lekker i veldig liten avstand fra lekkasjepunktet (<10 m). Avslutningsvis viser resultatene våre tydelig at mobilisering av metaller fra sediment, og respons fra mikrobielle samfunn til CO2-lekkasje absolutt er funksjonen til sedimenttyper, dets organiske innhold og spesielt sedimenter geologiske karakterer (mineralsammensetning).

We published 4 Scientific papers, one paper has been accepted for publication (under revision) and 3 papers have been submitted and 4 papers are under preparation. 3 master theses have been accomplished with great success. We managed comprehensive popular dissemination on CCS activities and create a healthy awareness of environmental issues related to CCS. Our results will be helpful for decision-maker and industry who are working on Sub-sea CCS to develop better monitoring activities to address the rules of OSPAR and London Protocol

The proposed project aims to investigate the environmental impacts of potential diffuse leakage from sub-seabed storage of CO2. The effect of pressure and temperature on seawater carbonate- and geochemistry in marine sediments and the water column during diffuse CO2 leakage scenarios will be studied and the subsequent impacts on benthic deep water organisms and microbial communities assessed. For this project we have access to a unique flow-through titanium pressure tank (The Karl Erik TiTank) designed and built by NTNU, SINTEF and Statoil. The tank has a volume of 1.4 m3 and can attain a pressure up to 30 bars (corresponding to approximately 300 meters depth), which enables us to carry out controlled experiments at simulated seafloor conditions. This is important since it will reveal effects that may be overlooked in traditional laboratory and field studies where the influence of hydrostatic pressure is not considered. The chemical and biological impacts associated with simulated diffuse CO2 leakage will be studied at hydrostatic pressures relevant for present and planned CO2 storage sites on the Norwegian continental shelf (e.g. Sleipner, Snøhvit). The studies are complementary to ongoing activities related to sub-seabed storage of CO2 and national and international research groups will contribute with high competence in the field of CCS research. The project will provide new knowledge important for further improvement of risk and impact assessment as well as monitoring of sub-seabed storage sites.

Aktivitet:

CLIMIT-Forskning, utvikling og demo av CO2-håndtering