Science

‘Tupperware’ tegen Kyoto-zorgen

Met opslag van koolzuurgas in steenkool los je een klein stukje Kyoto-zorgen op. Maar hoe meet je vervolgens waar de gassen zich onder de grond bevinden? De Delftse seismoloog dr.ir. Jesper Spetzler ontwikkelt een oplossing voor deze vraag.

Jaarlijks stoot Nederland ongeveer tweehonderd megaton kooldioxide uit. Dit gas wordt ervan verdacht het klimaat te veranderen. Nu zijn er ergere stofjes te bedenken die uit de fabriekspijp en de uitlaat komen, maar goed; ons land heeft zich aan Kyoto verplicht en moet zijn uitstoot bevriezen op het niveau van 1990.

Oude methodes uit de olie-exploratie kunnen ervoor zorgen dat kooldioxide als in een tupperwarebakje onder de grond wordt opgeborgen. Bij oliebronnen was het al gebruikelijk om met een achthonderd meter lange injectiespuit kooldioxide te injecteren in een leegrakende bron. Door de veranderende viscositeit kon zo meer olie omhoog gepompt worden.

Een heldere geest hoorde van Kyoto en bedacht dat lege olie- en gasvelden ook perfecte bewaartrommels konden zijn voor kooldioxide. Wereldwijd kun je daar honderden gigatonnen in kwijt. In de Sleipnervelden in Noorwegen wordt dit al toegepast. Jaarlijks pompt een Noors exploratiebedrijf hier een megaton kooldioxide in waterhoudende zandsteenlagen (aquifers) waar men ooit aardgas uit won, op een kilometer onder de grond.

In 1999 kwam daar het idee bij om ook in steenkool kooldioxide te injecteren. Samen met TNO deed de sectie technische geofysica en petrofysica van de TU Delft daarom afgelopen jaar proeven in een steenkoollaag in Polen, waarbij een ton koolzuur per dag in de kool werd gespoten. Die injectieproeven, die werden gesponsord door de Europese Unie, zijn inmiddels afgerond. De grootste hoeveelheid werk ligt nu in de analyse van seismische data, waar geofysicus dr.ir. Jesper Spetzler nu aan werkt.

“Zodra je de koolzuur geïnjecteerd hebt in de kolenlagen wil je begrijpen hoe het transport daarvan door de kool verloopt”, zegt Spetzler. “De kolenlagen zitten ongeveer een kilometer diep en ze zijn hooguit vier meter dik. Om die in kaart te brengen heb je andere seismische methodes nodig dan normaal. Als je vanaf het grondoppervlak meet krijg je namelijk maar een resolutie van twintig meter. Terwijl je dus naar veranderingen in de samenstelling van vier meter dikke kolenlagen wilt kijken.”

In een boorgat op achthonderd meter diepte stopten de geofysici een trillingsbron, en 150 meter verderop in het andere boorgat een ontvanger. De trillingsbron zond golven uit die zich door de kolenlagen voortplantten. De ontvanger kreeg het door de aardlagen vervormde signaal binnen en hieruit kon indirect worden afgeleid hoe de samenstelling van de steenkool was, die akoestisch op de foto werd gezet.

“We hebben met grote tussenpozen metingen gedaan”, zegt Spetzler. “Omdat het koolzuurgas zich traag door de steenkool verplaatst, moet je lang wachten tot je verschil ziet in de akoestische plaatjes die je maakt. De vormveranderingen die koolzuur aan steenkool geeft, zijn namelijk relatief. Ik ontwikkel nu de algoritmes waarmee je toch met de gevraagde nauwkeurigheid je data kunt lezen, zodat je die kleine veranderingen kunt zien.”

Wat inmiddels blijkt is dat het koolzuurgas minder makkelijk in steenkoollagen loopt dan verwacht. Het gas gaat chemische reacties aan met de zwavelverbindingen in de kool, waardoor het de transportkanalen in de steenkoollagen dichtknijpt. Samen met geologen van de Universiteit Utrecht willen de Delftse geofysici en petrofysici uitvinden hoe dit precies in zijn werk gaat.

Ondanks deze lichte tegenslag is er nog genoeg geloof in de methode. “Ik denk dat opslag in steenkool op lange termijn beter werkt dan in aquifers”, zegt Spetzlers collega, kolenexpert drs. Karl Heinz Wolf. “Daarbij heb je kans dat het na een tijd weer uit het zandsteen weglekt. Bij steenkool weet je vrij zeker dat het niet meer kan ontsnappen als het eenmaal opgeborgen zit.”

Samen met TNO deed de sectie technische geofysica en petrofysica van de TU afgelopen jaar proeven in een steenkoollaag in Polen, waarbij een ton koolzuur per dag in de steenkool werd gespoten. De jaknikker pompte water uit de kool, zodat er aardgas uit ontsnapte die in de winningput werd opgevangen.

Jaarlijks stoot Nederland ongeveer tweehonderd megaton kooldioxide uit. Dit gas wordt ervan verdacht het klimaat te veranderen. Nu zijn er ergere stofjes te bedenken die uit de fabriekspijp en de uitlaat komen, maar goed; ons land heeft zich aan Kyoto verplicht en moet zijn uitstoot bevriezen op het niveau van 1990.

Oude methodes uit de olie-exploratie kunnen ervoor zorgen dat kooldioxide als in een tupperwarebakje onder de grond wordt opgeborgen. Bij oliebronnen was het al gebruikelijk om met een achthonderd meter lange injectiespuit kooldioxide te injecteren in een leegrakende bron. Door de veranderende viscositeit kon zo meer olie omhoog gepompt worden.

Een heldere geest hoorde van Kyoto en bedacht dat lege olie- en gasvelden ook perfecte bewaartrommels konden zijn voor kooldioxide. Wereldwijd kun je daar honderden gigatonnen in kwijt. In de Sleipnervelden in Noorwegen wordt dit al toegepast. Jaarlijks pompt een Noors exploratiebedrijf hier een megaton kooldioxide in waterhoudende zandsteenlagen (aquifers) waar men ooit aardgas uit won, op een kilometer onder de grond.

In 1999 kwam daar het idee bij om ook in steenkool kooldioxide te injecteren. Samen met TNO deed de sectie technische geofysica en petrofysica van de TU Delft daarom afgelopen jaar proeven in een steenkoollaag in Polen, waarbij een ton koolzuur per dag in de kool werd gespoten. Die injectieproeven, die werden gesponsord door de Europese Unie, zijn inmiddels afgerond. De grootste hoeveelheid werk ligt nu in de analyse van seismische data, waar geofysicus dr.ir. Jesper Spetzler nu aan werkt.

“Zodra je de koolzuur geïnjecteerd hebt in de kolenlagen wil je begrijpen hoe het transport daarvan door de kool verloopt”, zegt Spetzler. “De kolenlagen zitten ongeveer een kilometer diep en ze zijn hooguit vier meter dik. Om die in kaart te brengen heb je andere seismische methodes nodig dan normaal. Als je vanaf het grondoppervlak meet krijg je namelijk maar een resolutie van twintig meter. Terwijl je dus naar veranderingen in de samenstelling van vier meter dikke kolenlagen wilt kijken.”

In een boorgat op achthonderd meter diepte stopten de geofysici een trillingsbron, en 150 meter verderop in het andere boorgat een ontvanger. De trillingsbron zond golven uit die zich door de kolenlagen voortplantten. De ontvanger kreeg het door de aardlagen vervormde signaal binnen en hieruit kon indirect worden afgeleid hoe de samenstelling van de steenkool was, die akoestisch op de foto werd gezet.

“We hebben met grote tussenpozen metingen gedaan”, zegt Spetzler. “Omdat het koolzuurgas zich traag door de steenkool verplaatst, moet je lang wachten tot je verschil ziet in de akoestische plaatjes die je maakt. De vormveranderingen die koolzuur aan steenkool geeft, zijn namelijk relatief. Ik ontwikkel nu de algoritmes waarmee je toch met de gevraagde nauwkeurigheid je data kunt lezen, zodat je die kleine veranderingen kunt zien.”

Wat inmiddels blijkt is dat het koolzuurgas minder makkelijk in steenkoollagen loopt dan verwacht. Het gas gaat chemische reacties aan met de zwavelverbindingen in de kool, waardoor het de transportkanalen in de steenkoollagen dichtknijpt. Samen met geologen van de Universiteit Utrecht willen de Delftse geofysici en petrofysici uitvinden hoe dit precies in zijn werk gaat.

Ondanks deze lichte tegenslag is er nog genoeg geloof in de methode. “Ik denk dat opslag in steenkool op lange termijn beter werkt dan in aquifers”, zegt Spetzlers collega, kolenexpert drs. Karl Heinz Wolf. “Daarbij heb je kans dat het na een tijd weer uit het zandsteen weglekt. Bij steenkool weet je vrij zeker dat het niet meer kan ontsnappen als het eenmaal opgeborgen zit.”

Samen met TNO deed de sectie technische geofysica en petrofysica van de TU afgelopen jaar proeven in een steenkoollaag in Polen, waarbij een ton koolzuur per dag in de steenkool werd gespoten. De jaknikker pompte water uit de kool, zodat er aardgas uit ontsnapte die in de winningput werd opgevangen.

Editor Redactie

Do you have a question or comment about this article?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.