Apa yang terjadi ketika CO2 ditangkap dipompa ke tanah? Simulasi komputer yang sangat canggih sekarang memungkinkan untuk memprediksi perilaku jangka panjangnya.
Kita harus berhenti memancarkan karbon dioksida (CO2) Jika kita ingin menyimpan iklim – tidak ada keraguan tentang itu. Tapi itu saja tidak akan cukup. Selain itu, juga perlu untuk menangkap CO2 Itu sudah ada di atmosfer, dan menyimpannya secara permanen, misalnya dengan memompa jauh ke dalam tanah. Ini secara alami menimbulkan pertanyaan tentang apa yang terjadi pada CO ini2 dalam jangka panjang. Apakah dijamin akan tetap di tanah, atau mungkinkah itu bisa melarikan diri selama beberapa dekade atau berabad -abad?
Simulasi numerik yang sangat canggih pada superkomputer sekarang menunjukkan untuk pertama kalinya apa yang terjadi saat CO2 Campuran dengan air tanah: Dalam interaksi yang kompleks antara CO2-Merher dan co2-Poorer Area, CO2-merter air perlahan tenggelam ke bawah, memungkinkan co2 untuk disimpan secara permanen di bawah tanah.
BERSAMA2 Rises – tapi co2 Dissolved dalam wastafel air
Di bawah tanah yang dalam, tekanannya sangat tinggi sehingga karbon dioksida tetap cair, tetapi dengan kepadatan yang jauh lebih rendah daripada air. Karena itu orang mungkin berpikir itu2 akan segera melayang ke atas saat dipompa ke air tanah. Tetapi masalah ini agak lebih rumit.
“CO murni2 memiliki kepadatan yang lebih rendah dari air, tetapi situasinya berubah saat CO2 dibubarkan dalam air. Saat keduanya dicampur, volume total berkurang, menciptakan cairan yang lebih padat, “jelas Marco de Paoli, kepala proyek penelitian. Air dengan co tinggi2 Konten memiliki kepadatan yang lebih tinggi daripada air dengan CO yang lebih rendah2 konten dan karenanya tenggelam.
Marco de Paoli saat ini bekerja di Universitas Twente di Enschede, Belanda, dan di Institute of Fluid Mechanics dan Transfer Panas di Tu Wien dan saat ini sedang dalam proses pindah ke Wina. Pada tahun 2024, ia dianugerahi hibah ERC oleh Dewan Penelitian Eropa, dan ia akan mengimplementasikan proyek ini di Institute of Fluid Mechanics dan Transfer Panas di Tu Wien dari Musim Gugur 2025.
Struktur tidak teratur yang tenggelam
“Karena air dengan CO yang lebih tinggi2 Konten memiliki kepadatan yang lebih tinggi daripada air dengan CO yang lebih rendah2 konten, dinamika di batu berpori sangat menarik, “kata Marco de Paoli.” Di mana CO2 Konsentrasi tertinggi, campuran ini tenggelam lebih cepat, yang pada gilirannya memastikan pencampuran yang lebih baik. “Ini menghasilkan pola area seperti jaringan dengan CO yang lebih tinggi dan lebih rendah2 konsentrasi.
Secara keseluruhan, tim dapat menunjukkan dengan simulasi komputer mereka bahwa CO2 tenggelam ke bawah dan tetap di sana – untuk periode waktu yang tidak terbatas. Dari perhitungan, tim dapat memperoleh model sederhana yang sekarang dapat digunakan oleh insinyur untuk memprediksi CO2 Aliran di tanah dan strategi suntikan desain tanpa harus melakukan simulasi komputer yang kompleks dan besar untuk setiap situasi.
Kondisi geologis yang cocok
Tentu saja, ini tidak berhasil di mana -mana. Pertama -tama, Anda memerlukan lapisan batu yang mungkin tidak kedaluwarsa, di mana CO2 Awalnya dapat mengumpulkan sampai larut dalam air. Batu di bawah ini harus berpori mungkin sehingga CO2-Air yang mengandung dapat dengan mudah tenggelam ke bawah. Setelah ini terjadi, lapisan batu yang kedapatan di atas tidak lagi berperan. Bahkan perubahan geologis, seperti gempa bumi atau aktivitas antropogenik, tidak akan lagi mempengaruhi situasi. CO2 disimpan dengan aman di tanah.
“Kondisi geologis seperti itu tidak jarang,” kata Marco de Paoli. “Anda bisa menggunakan reservoir minyak yang habis. Ada juga area besar yang disebut akuifer saline, yang terletak di bawah dasar laut atau pedalaman, di mana CO2 Penyimpanan akan dimungkinkan sesuai dengan skema ini. Setidaknya enam akuifer salin juga hadir di Austria. ”
Dalam beberapa tahun ke depan, Marco de Paoli berencana untuk menjawab pertanyaan penting lebih lanjut dalam proyek penelitian ERC di Tu Wien. Misalnya, itu juga harus diklarifikasi bagaimana batuan berubah saat co2-Kenakan air mengalir melalui itu. Reaksi kimia tertentu dapat menyebabkan mineral batu larut, yang akan memungkinkan aliran CO yang lebih besar2 ke bawah. “Semua pertanyaan ini harus dijawab secara rinci jika kita ingin mengurangi efek perubahan iklim dalam skala besar dengan menangkap CO2: Kata Marco untuk Paoli.
Pekerjaan ini, yang didanai oleh Program Penelitian dan Inovasi Horizon Eropa dan oleh usaha bersama Eurohpc, adalah hasil dari kolaborasi internasional yang melibatkan para ilmuwan dari University of Twente (Enschede, Belanda), Universitas Sapienza (Roma, Italia), Newcerger dari Newceran (Newcastle atas Tyne, United Kingdom) dan Phd Student. Phd.
Publikasi asli
M. de Paoli et al., Simulasi dan pemodelan pencampuran konvektif karbon dioksida dalam formasi geologi, huruf geofisika 52, 7, E2025GL114804 (2025).
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025gl114804
Versi Gratis di ARXIV: https://arxiv.org/abs/2501.06090
