Lekkasjer fra CO₂-lagring påvirker havbunnene ulikt

For å redusere økningen av CO₂ i atmosfæren ­må vi lagre klimagassen under havbunnen. Men ettersom det kan forekomme lekkasjer er det viktig med kunnskap om hvordan det vil påvirke økosystemet i ulike havområder.

 – Ved en lekkasje vil CO₂ reagere med vann og bli til karbonsyre. Denne forsuringen påvirker blant annet løseligheten til metallene som finnes i sedimentene på havbunnen, forteller SINTEF-forsker Trond Nordtug.

Han har ledet byggingen av en helt unik titantank som gjør det mulig å se på effekter av CO₂ -utslipp på havbunnen.

Kan simulere havbunnen på norsk sokkel

Titan benyttes blant annet til å lage fly og romskip. Det spesielle materialet har også vist seg helt avgjørende for å lage en trykktank egnet til å forske på konsekvensene av eventuelle CO₂-lekkasjer fra lagringsreservoarer på norsk sokkel.

– I titantanken oppnår man et trykk på 30 bar, som tilsvarer 30 atmosfærer, slik at vi kan simulere 300 meters dybde, som er maksimaldybden i Nordsjøen og Barentshavet. Titan gjør det dessuten mulig å kjøre alle prosesser under samme trykk, og over lengre tid.

Tanken ble unnfanget på en serviett ved forskningssenteret på Rotvoll i Trondheim av nå avdøde NTNU-professor Karl Erik Zachariassen i 2005. Den ble til med økonomiske bidrag fra Statoil og Forskningsrådet, samt en mengde interne timer av flere ansatte ved SINTEF og NTNU.

Titan har vist seg helt avgjørende for å bygge en trykktank egnet til å forske på konsekvensene av eventuelle CO2 – lekkasjer fra lagringsreservoarer på norsk sokkel. Foto: SINTEF VIS MER

Titan helt avgjørende

NTNU-professor i marin kjemi, Murat V. Ardelan, forteller at det er flere grunner til at det har vært helt avgjørende å bygge en titantank for å kunne utføre realistiske forsøk:

 – For det første er titan et helt rent materiale som ikke påvirker det man studerer ved å gi fra seg metallioner, slik for eksempel stål ville gjort, sier Ardelan, og legger til at dette også er grunnen til at det spesielle materialet ofte brukes til å produsere kjøkkenutstyr.

Det er mulig å skape trykk med andre materialer, men titan gjør at man kan oppnå et høyt nok trykk i et relativt stort volum til å simulere vanndybden på norsk sokkel.

 – I titantanken oppnår man et trykk på 30 bar, som tilsvarer 30 atmosfærer, slik at vi kan simulere 300 meters dybde, som er maksimaldybden i Nordsjøen og Barentshavet. Titan gjør det dessuten mulig å kjøre alle prosesser under samme trykk, og over lengre tid, sier Ardelan.

 – Da vi startet forsøkene hadde vi en hypotese om at eksponering av CO₂ kom til å ha ulik effekt ut ifra geologiske forhold. Etter gjentatte forsøk har vi fått dette bekreftet. Forsuringen fra CO₂-lekkasjer påvirker havbunnen ulikt avhengig av de ulike sedimentene.

Trykktankens størrelse på 1,4 kubikk bidrar også til at man kan utføre realistisk eksperiment.

 – Ettersom den er såpass stor kan man pumpe vann og endre vanngjennomstrømningen på en måte som er veldig nært virkeligheten, forteller forskeren.

Eksperimenter med sedimenter og dyr i tanken

Det skulle gå nesten ti år fra forskerne startet byggingen av trykktanken til det første store prosjektet. I EEA-prosjektet CO₂ Marine samarbeidet SINTEF og NTNU med forskere fra universitetet i Gdansk og Norsk institutt for vannforsking (NIVA) om å teste sedimenter og levende dyr fra havbunnen i det baltiske hav og Trondheimsfjorden.

Senere ble dette fulgt opp av NFR -prosjektet Trykk CO₂, et samarbeidsprosjekt med Berkeley, Universitet i California, hvor sedimenter og levende dyr fra havbunnen i Trondheim og Barentshavet ble testet.

Å se på prøver fra ulike steder er spesielt interessant fordi sammensetningen av sedimentene som ligger på havbunnen er forskjellig.

 – Da vi startet forsøkene hadde vi en hypotese om at eksponering av CO₂ kom til å ha ulik effekt ut ifra geologiske forhold. Etter gjentatte forsøk har vi fått dette bekreftet. Forsuringen fra CO₂-lekkasjer påvirker havbunnen ulikt avhengig av de ulike sedimentene, forklarer Ardelan.

Dette er viktig kunnskap fordi det bekrefter forskernes antakelse om at man må ha stedsspesifikke resultater for å gjøre en risikovurdering for lagring av klimagassen.

Kvikksølv og bly i Polen, uran i Trondheim

Testresultatene fra titantanken viser at en rekke giftige og potensielt giftige metaller i betydelig grad vil bli utløst og overført til vannmasser ved en eventuell CO₂-lekkasje. Blant dem kvikksølv, bly og uran. Dette vil påvirke økosystemet.

 – I det baltiske havet ble kvikksølv og bly mer løselige. Mens uran fikk større løselighet i Trondheimsfjorden. Dette kan skyldes at uraniumkarbon er mer vanlig her, sier Ardelan.

Han understreker at forskerne kun har sett på effektene av en lekkasje, ikke hvor stor fare det er for at dette skjer:

 – Derfor kan vi ikke konkludere med hvor det er best egnet å lagre CO₂. Men våre forsøk tyder på at om en lekkasje først inntreffer, så vil sedimenter påvirkes mindre i Trondheimsfjorden og Barentshavet, enn i Østersjøen utenfor Polen.

Havbunnslab med mange muligheter

Ettersom trykktanken er en måte å få norsk sokkel inn i et laboratorium, så er den også involvert i en rekke andre prosjekter.

 – Her kan man gjøre mange realistiske forsøk. Et eksempel på noe ganske annerledes vi har gjort er trykktesting av utstyr for undervannsbruk, sier SINTEF – forsker Ida Beathe Øverjordet.

Hun forteller at tanken gjør det mulig å finjustere trykksettingen og montere sensorutstyr som kan føres ut gjennom porter slik at man har kontakt med instrumentene under trykksettingen. I tillegg kan forskerne filme og se hva som foregår underveis.

Trykktanken, som inngår som en del av fjordlabben i SINTEF Ocean Space Center, har også blitt benyttet til å teste mulige tiltak ved undervannsutslipp av olje.

 – Fremover ønsker vi blant annet å bruke tanken til å studere hvordan trykk påvirker lekkasje av kjemikalier fra mikroplast, og gjøre studier av spormetaller og biokjemien i havet i forbindelse med at vann fra Atlanterhavet presses lenger nord i Barentshavet på grunn av klimaendringene, forklarer Øverjordet.

Forskerne er samstemte om at titantanken kan bli ekstra viktig for å kjøre langvarige, realistiske eksperiment, som ser på hvordan atlantifiseringen kan påvirke økosystemene på havbunnen i Barentshavet.