Die Minimierung der Kesselsteinbildung vom Nano- bis zum Feldmaßstab
Verstopfte Rohre in der Öl-, Gas- und Geothermieindustrie verringern die Effizienz, erhöhen die Wartungskosten und können die Sicherheit beeinträchtigen. Ein EU-finanziertes Erstausbildungsnetzwerk (ITN) führte führende akademische und industrielle Partnern zusammen, um das aktuelle Verständnis der Mechanismen zu verbessern und Lösungen zu entwickeln. Hierfür schulte das Team von MINSC (Mineral scale formation: From the atomic to the field scale) 15 Nachwuchswissenschaftler und erfahrene Forscher zu Keimbildung und Wachstum von wichtigen Mineralien wie Carbonate, Schwerspat, Oxalate und Silikate in Gegenwart und Abwesenheit verschiedener Inhibitoren. Auf molekularer Ebene verwendeten die Forscher zum ersten Mal neuste In-situ-Streuung und mikroskopische Methoden, um Erkenntnisse zu Bildung und Wachstum von Kesselstein zu gewinnen. Sie begannen mit reinen Systeme, um Mechanismen und Raten in Lösungen ohne Kesselstein-Inhibitoren zu bestimmen. Tests auf makroskopischer und Feldebene lieferten eine Fülle von Daten. In Verbindung mit Modellierungsarbeiten wurden experimentelle Daten über Bildung und Wachstum von Kesselstein mit den Auswirkungen auf die Effizienz von Systemen der geothermischen Energieerzeugung in Verbindung gebracht. Insbesondere reproduzierte ein Fluid-Flow-Modell perfekt Labor- und Feldergebnisse von Reykjavik Energy in Bezug auf Silicatabscheidung unter verschiedenen Bedingungen, was zu viel beachteten Publikationen führte. Die Forscher von MINSC evaluierten außerdem Oberflächen- und Volumenbildungsraten von Kesselstein sowie Mineralienreaktivität in Gegenwart von Inhibitoren. Basierend auf den Erkenntnissen entwickelten die Projektmitglieder einen Prototyp für die kontinuierliche Überwachung, um Siliziumdioxidkonzentrationen unter Bedingungen, wie sie in geothermischen Lösungen in Island vorherrschen, zu messen. Darüber hinaus wurden thermodynamische und kinetische Daten verwendet, um ein Modell für die Ölindustrie zu entwickeln. Das Ausbildungsnetzwerk MINSC erweiterte das gegenwärtige Verständnis zu Bildung und Wachstum von Kesselstein in der Gegenwart und Abwesenheit von Inhibitoren. Neue Optionen, um diese Probleme zu mildern, sollen einen großen Einfluss auf die Energieindustrie und die europäische Energielandschaft als Ganzes haben.
Schlüsselbegriffe
Kesselstein, Geothermie, MINSC, Fluid-Flow-Modell, Kieselsäure
