Mineralische Fällung als Prozess zur Speicherung von CO2 in tonsteinhaltigen Reservoiren

Ulrich Maier1, Alexandru Tatomir, Martin Sauter
1 Abt. Angewandte Geowissenschaften, Universität Göttingen

O 12.1 in Reaktiver Stofftransport in heterogenen Grundwasserleitern

24.03.2018, 09:00-09:15, 3

Tiefe Georeservoire sind seit einigen Jahren in den Fokus der Forschung geraten, aufgrund ihres Potentials zur Speicherung von CO2 und Atommüll, Fracking- und geothermischen Anwendungen, aber auch zur Speicherung von Überschüssen regenerativ erzeugter Energie. Hierbei von Interesse sind Fragen der Speicherkapazitäten oder Ergiebigkeiten sowie Umweltbelange, insbesondere für potentielle Risiken der Grundwasserverunreinigung. Ein besonders interessanter Aspekt ist dabei der langfristige Einfluss der hydrogeochemischen Interaktion mit dem Speichergestein und dessen Einflüsse auf deren mineralische Zusammensetzung. Aufgrund der langen Zeitskalen der dafür maßgeblichen Prozesse sind zusätzlich zur Erhebung von Reservoir-Daten numerische Berechnungen unerläßlich. Hierfür notwendig ist die Berücksichtigung der unter den Bedingungen im Reservoir herrschenden Druck- und Temperatur-Verhältnissen und chemischen Zusammensetzungen der Wässer. Konsistente Konzepte hierfür stehen weitgehend erst seit wenigen Jahren zur Verfügung, wie etwa in Appelo et al. (2014) oder Appelo (2015) beschrieben. Mit der Implementierung solcher Prozesse und Konzepte in das geochemische reaktive Transportmodell MIN3P (Mayer et al., 2002) ergibt sich die Möglichkeit der Simulation von Ausfällungsreaktonen infolge von CO2-Injektionen in Georeservoire. Als Beispiel wurde das ehemalige Erdöl-Reservoir Heletz in Israel gewählt, in dem die CO2 Verpressung getestet wurde und zu dem langjährige Daten vorliegen. Details wie Mineralzusammensetzung und Porenwasserchemismus sind detailliert etwa in Niemi et al. (2016), beschrieben. Das Potential der Ausfällung von Karbonaten und die langfristige Entwicklung von Porenwasser- und Mineralzusammensetzung werden anhand numerischer Simulationen mit MIN3P und Phreeqc diskutiert.

Mayer, K.U., Frind, E. O. and Blowes, D.W. (2002). "Multicomponent reactive transport modeling in variably saturated porous media using a generalized formulation for kinetically controlled reactions." Water Resources Research 38(9): 1174-1195.

Appelo, C.A.J., Parkhurst D.L., Post, V.E.A. (2014) “Equations for calculating hydrogeochemical reactions of minerals and gases such as CO2 at high pressures and temperatures” Geochemica et Cosmochemica Acta 125, 49-67.

Appelo, C.A.J. (2015) “Principles, caveats and improvements in databases for calculating hydrogeochemical reactions in saline waters from 0 to 200 °C and 1 to 1000 atm” Appled Geochemistry 65, 61-71.

Niemi, Auli, Bensabat, Jacob, Shtivelman, Vladimir, Edlmann, Katriona, Gouze, Philippe, Luquot, Linda, Hingerl, Ferdinand, Benson, Sally M., Pezard, Philippe A., Rasmusson, Kristina, Liang, Tian, Fagerlund, Fritjof, Gendler, Michael, Goldberg, Igor, Tatomir, Alexandru, Lange, Torsten, Sauter, Martin, Freifeld, Barry (2016) "Heletz experimental site overview, characterization and data analysisfor CO2 injection and geological storage." International Journal of Greenhouse Gas Control 48, 3-23.



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