Almacenamiento subterráneo efectivo de CO2

Un estudio de reservorios de CO2 de origen natural de 100.000 años de edad no muestra corrosión significativa de "tope de roca ', lo que sugiere que el gas de efecto invernadero no se ha filtrado al salir - una de las principales preocupaciones con la propuesta de reducción de gases de efecto invernadero de la captura y almacenamiento de carbono.

Una nueva investigación muestra que las acumulaciones naturales de dióxido de carbono (CO2) que han sido atrapadas bajo tierra durante unos 100.000 años no han corroído significativamente las rocas que hay por encima (rocas tapaderas), lo que sugiere que el almacenamiento de CO2 en depósitos bajo tierra es mucho más seguro y predecible durante largos períodos de tiempo de lo que antes se pensaba.

Estos resultados, publicados en la revista Nature Communications, demuestran la viabilidad de un proceso llamado de captura y almacenamiento de carbono (carbon capture and storage, CCS) como una solución para reducir las emisiones de carbono a partir del carbón y de las centrales eléctricas de gas, según los investigadores.

El CCS implica capturar el dióxido de carbono producido en las centrales eléctricas, comprimirlo, y bombearlo en las zonas de almacenamiento de la roca de más de un kilómetro bajo tierra.

El CO2 debe permanecer enterrado durante al menos 10.000 años para evitar los impactos sobre el clima. Una de las preocupaciones es que el ácido diluido,  formado cuando el CO2 es almacenado, se disuelve en el agua presente en las rocas del yacimiento, pudiendo corroer las rocas por encima y dejar que el CO2 se escape de nuevo hacia arriba.

Mediante el estudio de un reservorio natural en Utah, EE.UU., donde el CO2 liberado de las formaciones más profundas ha sido atrapado durante unos 100.000 años, un equipo de investigación de Cambridge ha demostrado que el CO2 puede ser almacenado de forma segura bajo tierra durante mucho más tiempo que los 10.000 años necesarios para evitar impactos climáticos.

Su nuevo estudio muestra que el componente crítico en el almacenamiento geológico de carbono, la capa relativamente impermeable de la "roca tapadera" que retiene el CO2, puede resistir la corrosión del agua saturada de CO2 durante al menos 100.000 años.

"La captura y almacenamiento del carbono es visto como una tecnología esencial para que el Reino Unido cumpla con sus objetivos de cambio climático", dice el autor principal, el profesor Mike Bickle, Director del of the Cambridge Centre for Carbon Capture and Storage en la Universidad de Cambridge.

"Un obstáculo importante para la implementación del CCS es la incertidumbre sobre el destino a largo plazo del CO2, la regulación de sus impactos,  y quien asume la responsabilidad de mantener los lugares de almacenamiento de CO2. Nuestro estudio demuestra que el almacenamiento geológico de carbono puede ser seguro y predecible a lo largo de muchos cientos de miles de años”.

La componente clave en la seguridad del almacenamiento geológico del CO2 es una roca tapadera e impermeable sobre el embalse poroso en la que se almacena el CO2. Aunque el CO2 se inyecta como un fluido denso, todavía es menos denso que los poros de las areniscas de depósito, y se elevará hasta ser taponado por las rocas relativamente impermeables.

"Algunos estudios anteriores, utilizando simulaciones por ordenador y experimentos de laboratorio, han sugerido que estas rocas tapaderas pueden ser corroídas progresivamente por las salmueras cargadas de CO2, mientras las disuelve el gas, creando capas más débiles y permeables de rocas de varios metros de espesor,  poniendo en peligro la retención segura del CO2 ", explica Bickle.

"Sin embargo, estos estudios se realizan o bien en el laboratorio en escalas de tiempo cortas o basados en modelos teóricos. Predecir el comportamiento del CO2 almacenado bajo tierra se logra mejor mediante el estudio de las acumulaciones naturales de CO2  que han sido retenidos durante períodos comparables a las necesarias para el almacenamiento eficaz."

Para comprender mejor estos efectos, el presente estudio, financiado por UK Natural Environment Research Council y el UK Department of Energy and Climate Change, examinó un reservorio natural donde grandes paquetes naturales de CO2 han sido atrapados en rocas sedimentarias durante cientos de miles de años. Patrocinado por Shell, el equipo perforó el fondo debajo de la superficie en uno de estos reservorios naturales de CO2 para recuperar muestras de las capas de roca y los fluidos confinados en los poros de la roca.

El equipo estudió la corrosión de los minerales que componen la roca por el agua carbonatada ácida, y cómo esto ha afectado a la capacidad de la roca de la cubierta para actuar como una trampa eficaz durante períodos de tiempo geológicos. Sus análisis estudiaron la mineralogía y geoquímica de roca de la cubierta e incluyó el bombardeo de las muestras de la roca con neutrones en un establecimiento en Alemania para comprender mejor los cambios que se hayan podido producir en la estructura de los poros y la permeabilidad de la roca de cubierta.

Ellos encontraron que el CO2 tuvo muy poco impacto sobre la corrosión de los minerales en la roca tapadera, con la corrosión limitada solamente a una capa de 7 cm de espesor. Esto es considerablemente menor que la cantidad de corrosión predicha en algunos estudios anteriores, lo que sugiere que esta capa puede ser de muchos metros de espesor.

Los investigadores también usaron simulaciones por ordenador, calibradas con datos recogidos de las muestras de roca, para mostrar que esta capa se llevó al menos 100.000 años en formarse, una edad en consonancia con el tiempo que el sitio es conocido por haber contenido CO2.

La investigación demuestra que la resistencia natural de los minerales de la roca tapadera  a las aguas gaseosas ácidas hace enterrar al CO2 bajo tierra como un proceso mucho más predecible y seguro que lo estimado previamente.

"Con una cuidadosa evaluación, el enterrando subterráneo del dióxido de carbono será  mucho más seguro que la emisión de CO2 directamente a la atmósfera", dice Bickle.