Wohin mit dem Kohlendioxid?
Kohlendioxidabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) ist eine Technologie, mit der bis zu 90 % der aus der Nutzung fossiler Brennstoffe hervorgehenden CO2-Emissionen abgespalten werden können. Das sowohl bei der Stromerzeugung als auch bei industriellen Prozessen erzeugte CO2 wird abgeschieden und so verhindert, dass es in die Atmosphäre gelangt. Mit CCS können die globalen CO2-Emissionen möglicherweise um 20 % gesenkt werden. Das von der EU finanzierte Projekt "Modeling and Understanding the Influence of Geological Complexity on CO2 Storage" (MUIGECCOS) konnte unser Wissen über den Einfluss der vielen Faktoren verbessern, die mit der CO2-Speicherung zu tun haben. Im Rahmen des Projekts konzentrierte man sich zunächst auf die Transportprozesse in komplexen Strömungen. Die kurzzeitigen Schwankungen der Randbedingungen und die hydraulische Heterogenität bestimmen die Komplexität von Strömungen. Die Forscher entwickelten numerische Simulationen, um sowohl das gemittelte Verhalten als auch globale Bedenken im Zusammenhang mit der Technologie zu bestimmen. Die gemäß den nach der Monte-Carlo-Methode abgeleiteten Hochskalierungsgesetzen erzielten Resultate des "rechnerischen Experiments" wurden ausführlich interpretiert. Die als geeignet identifizierten Hochskalierungssätze waren entweder gleich oder "effektiv". Die wichtigen Schlussfolgerungen werden in zwei Punkten zusammengefasst. Die erste ist die Quantifizierung der Abweichung zwischen den potenziellen und effektiven Mischungen, die zum Messen sinnvoll ist, wenn die chemische Reaktivität charakterisiert wird. Diese folgt einem allgemeinen Trend mit einem steilen Anstieg der Abweichung in kurzer Zeit, wenn sich adjektivische Strukturen entwickeln, und einer langsamen Abnahme, wenn die Diffusion diese Strukturen schrittweise homogenisiert. Die zweite Schlussfolgerung besteht darin, dass die Verbreitung nicht ausreicht, um Vermischung und Reaktivität vorherzusagen. Es werden einfache Maßnahmen als wirksame Mittel zur Charakterisierung der Durchmischung und Reaktivität in verschiedenen Arten poröser Strukturen vorgeschlagen. Die Entwicklung von Modellen, die mit der Dispersion und mit der Vermischung und chemischen Reaktivität übereinstimmen, ist wichtig. So konnte ein besseres Gesamtverständnis in Hinsicht auf die CO2-Speicherung ausgearbeitet werden. Die weitere Arbeit verfolgt nun das Ziel zu ermitteln, wie diese Instrumente die Gestaltung von Einspritzstrategien und die Zuverlässigkeit der Risikobewertungsprognosen verbessern können.
Schlüsselbegriffe
Kohlendioxid, Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid, Carbon Capture and Storage, CO2-Emission, CO2-Speicherung, CO2-Lagerung, geologische Einlagerung
