“CO₂ weg ermee” zou je het motto kunnen noemen van politici die klimaatverandering aan willen pakken. Maar waar naar toe met al dat uitgestoten CO₂? Terug naar waar het uiteindelijk vandaan komt, zegt een deel van de wetenschap; diep in de aarde moet het veilig opgeborgen worden. Maar is het terugpompen van CO₂ in diepe aardlagen wel zo verstandig? Michael Zoback en Steven Gorelick, beiden van de Stanford Universiteit in Californië, uiten daar zo hun bedenkingen over in een recent artikel in PNAS.

De concentratie van CO₂ in de atmosfeer blijft maar stijgen. Dit jaar werd de 400 deeltjes per miljoen bereikt.

NOAA

NOAA

Wereldwijd zijn er diverse testen aan de gang om CO₂ in de ondergrond te pompen. Essentieel daarbij is het gas te pompen in aardlagen met een hoge porositeit, zodat er ruimte is voor de gasmolekulen van CO₂. Daarnaast is een afsluitende laag (vaak een klei- of schalielaag) bovenop het poreuze reservoirgesteente nodig, zodat het gas niet (snel) kan ontsnappen. Eén lek en alles is immers voor niets: de CO₂ ontsnapt en de concentratie hiervan kan, eenmaal boven de grond gekomen, zo hoog zijn dat het giftig is voor mens en dier.

Opslag van CO₂ tussen de zandkorrels van een zandsteen.

Hangx (2009)

Hangx (2009)

Trillende aarde

Zoback en Gorelick halen in hun onderzoek één groot probleem aan: aardbevingen. Boven de grond richten ze vooral grote schade aan vanaf ongeveer momentmagnitude 5,0 en hoger. Maar in de ondergrond kunnen zelfs bij kleine tot middelzware bevingen al problemen ontstaan voor CO₂-reservoirs. Eén breukje dat zich vormt kan zo het lek vormen.

Uiteraard is het geen goed idee om massaal CO₂ op te slaan in gebieden waar veel aardbevingen komen, maar Zoback en Gorelick gaan nog een stapje verder: ook in aardbevingsarme gebieden is dit gevaarlijk. Het hele oosten van de VS en delen van Zuid-Oost Azië zijn daar een voorbeeld van. Hier komen eens in de zoveel tijd kleine bevingen voor die een lek kunnen veroorzaken. En dan is er nog de druk van het CO₂ zelf dat in het reservoir gepompt wordt. De druk in het reservoir neemt toe, waardoor de kans op bevingen langs (soms onbekende) breuken in de ondergrond toeneemt.

Veilig

Zoback en Gorelick stellen dat de opslag van CO₂ wel veilig kan, maar dan alleen in specifieke situaties. De Utsira formatie diep in de Noordzeebodem is daar ideaal voor: poreus, de zandkorrels van het zandsteen zijn nauwelijks gecementeerd en het zandsteen is goed afgedekt door schalielagen. Bevingen kunnen hier niet worden veroorzaakt, omdat het gesteente slechts wat vervormt zonder daarbij breuken te vormen wanneer er CO₂ in gepompt wordt.

Links: expansie van het reservoir en buiging van de deklaag door de injectie van CO₂. Rechts: door een breuk in de deklaag kan veel CO₂ ontsnappen.

Hangx (2009)

Hangx (2009)

Voldoende capaciteit?

In de Utsira formatie – zelf niet olie- of gashoudend – wordt CO₂ met een snelheid van 1 miljoen ton per jaar gepompt. Dat valt in het niet bij de uitstoot van 32 miljard ton CO₂ per jaar door de verbranding van fossiele brandstoffen. Dus moeten er duizenden zo niet tienduizenden vergelijkbare formaties in de ondergrond worden gevonden om CO₂ in te pompen en de uitstoot ongedaan te maken. “Buitengewoon moeilijk, zo niet onmogelijk,” vertellen Zoback en Gorelick in het wetenschappelijke artikel.

Alhoewel het duo ook leeggepompte olie- en gasreservoirs noemen als mogelijk opslagplaatsen voor koolstofdioxide, twijfelen ze sterk of er voldoende capaciteit is om zoveel CO₂ terug te pompen in de aardbodem dat het effect op het klimaat merkbaar is. Zeker ook aangezien veel potentiële andere reservoirs afvallen vanwege het gevaar voor lekken door kleine aardbevingen. Daarom concluderen de onderzoekers dat “het op grote schaal afvangen van CO₂ en het terugpompen in de aarde een extreem dure en riskante strategie is”. De genadeslag voor de massale opslag van CO₂ in de ondergrond als ultieme oplossing? Het lijkt erop van wel.

Zie ook:

• Stabiele CO₂ opslag mogelijk in Nederland (Kennislinknieuws)
• Reactie op het wetenschappelijke artikel van Zoback & Gorelick (CO2-Cato.nl)
• Aardbevingen (Kennislinkdossier)
• Zijn ‘menselijke’ aardbevingen te managen? (Kennislinkartikel)
• Voorspel een aardbeving vanachter je PC (Kennislinkartikel)
• Padden voorspelden aardbeving? (Kennislinknieuws)
• Een aardbeving? In Nederland? (Kennislinknieuws)
• Plaattektoniek (Kennislinkdossier)
• Japan en het voorspellen van aardbevingen (Kennislinkartikel)

Lees meer over ondergrondse CO2-opslag op Wetenschap24:

• Groot plan voor de planeet
• Feiten van eigen bodem