Lekker karbonlagrene på havbunnen eller ikke?
Ny forskning forbedrer hvordan vi overvåker lagringen av karbondioksid på havbunnen.
De geologiske reservoarene på havbunnen har holdt på olje i millioner av år. Nå tar vi dem i bruk for å lagre klimagassen karbondioksid.
Etter hvert som Norge og andre land trapper opp lagringen av CO2 i disse geologiske formasjonene, bidrar forskning ved NTNU til å svare på to grunnleggende spørsmål:
– Hvor har CO2-en min blitt av? Lekker den eller ikke? sier Martin Landrø, geofysiker ved NTNU og direktør for Senter for geofysisk prognosering (CGF). – Det er egentlig de grunnleggende spørsmålene.
Norge har verdens lengstlevende prosjekt for lagring av CO2 under havbunnen, ved Sleipnerfeltet i Nordsjøen. Der er totalt 20 millioner tonn CO₂ injisert i en salin akvifer kalt Utsiraformasjonen.
Ved hjelp av en dataanalyseteknikk kalt Full Waveform Inversion har forskere ved senteret sett nærmere på data fra Sleipner. Dataene samles inn med geofysiske metoder som seismisk avbildning. (Se faktaboks).
Full Waveform Inversion
- Seismisk avbildning brukes av geofysikere for å undersøke undersjøiske olje- og gassreservoarer, samt lagringssteder for karbonfangst og -lagring.
- Metoden kan sammenlignes med ultralyd. Men i stedet for å skanne en menneskekropp sender et skip lydbølger ned i havbunnen og registrerer hvordan bølgene forplanter seg gjennom bergartene og reflekteres tilbake til sensorer på overflaten.
- Tidligere brukte forskerne bare deler av denne informasjonen – hovedsakelig ankomsttidene til lydbølgene – for å lage bilder av undergrunnen.
- Full Waveform Inversion utnytter hele det seismiske signalet og gjør det mulig å hente ut langt mer detaljert informasjon om strukturen og egenskapene til bergartene under havet.
En ny artikkel fra nyutdannet CGF-doktor Ricardo Jose Martinez Guzman viser hvor effektiv denne teknikken kan være for å bekrefte hvor CO2-en befinner seg og hvor mye som er injisert.
– For kanskje ti år siden var Full Waveform Inversion fra Sleipner som å gå med veldig duggede briller. Men nå har dette utviklet seg så langt at vi kan se alle lagene og alle disse tilførselskanalene. Dette er en revolusjon i visualisering og forståelse av hva som skjer, sier Philip Ringrose, professor i energitransisjonsgeovitenskap ved senteret.
Hvor er CO2-en min? Og lekker den?
I dag bruker selskaper skip som sleper akustiske sensorer over disse undersjøiske lagringsformasjonene. De seiler fram og tilbake over området i et rutenettmønster – omtrent som når du klipper plenen nøye og systematisk.
Det koster selvsagt både tid og penger. Men finnes det bedre måter å få den samme informasjonen på?
På landbaserte lagringssteder kan selskaper bore brønner for å sjekke hvor CO2-en har tatt veien, sier Ringrose. Men det er ikke den beste løsningen i land som Norge, der lagringsstedene kan ligge tusen meter eller mer under havbunnen.
– Her bruker vi ikke brønner for å sjekke hvor CO2-en er. Vi bruker bare geofysiske data. Det er delvis fordi vi er offshore, men også fordi vi presser teknologien for å vise at du kan se alt med geofysikk, sier Ringrose.
Denne nye videoen fra NTNUs Senter for geofysisk varsling beskriver mer detaljert hvordan senteret ligger i front når det gjelder utvikling av overvåkingsverktøy for å avbilde CO2-plumer under bakken og sikre at karbonfangst og -lagring fungerer som den skal.
En tank og en plastmodell på flere hundre kilo
I tillegg til å videreutvikle analyseverktøy som Full Waveform Inversion har forskerne bygget et nytt laboratorium for å forstå kompleksiteten i undersjøisk lagring enda bedre.
Kjernen i det nye laboratoriet er en 2 x 4 meter stor tank fylt med vann. Inne i tanken står en plastmodell på flere hundre kilo av topplaget i Utsiraformasjonen – takbergarten som hindrer CO2 i å lekke ut.
Laboratoriet og den store tanken fungerer som en sandkasse der forskerne kan teste ulike måter å måle hva som skjer i modellen av Utsira.
Og fordi de har 30 års data fra Sleipner, vet de hvordan CO2-en har oppført seg tidligere, og kan bruke dette til sammenligning og kalibrering.
Oljedirektoratet har et atlas som lister opp og vurderer lagringskapasiteten for CO₂ på norsk kontinentalsokkel (NKS). Dette skjermbildet viser et interaktivt kart der undersjøiske reservoarer er undersøkt (oransje skravert linje) og godkjent (oransje krysskravert linje). Områdene markert i blått eller gult er potensielle lagringsområder. På tidspunktet for dette skjermbildet var omtrent 39,5 tusen tonn CO₂ lagret på NKS. Skjermbilde: Oljedirektoratet
- Les også: Her jakter forskerne på super-ren CO2
Presser systemet for å se hva som skjer
Kasper Hunnestad, postdoktor ved senteret, har ansvaret for laboratoriet. Han har brukt utallige timer på å rigge tanken med den tunge plastmodellen.
Kasper Hunnestad ved siden av tanken han og kolleger bruker for å studere ulike overvåkingsmetoder for Sleipner-feltet. Bak ham er et bilde av hele Utsira-formasjonen som viser hvordan CO₂ er fordelt i den salte akviferen. Foto: Nancy Bazilchuk, NTNU
I hver ende av tanken står bevegelige stativer med rekker av aluminiumrør, omtrent på tykkelse med en hageslange, toppet med svarte ledninger. Hver ledning går til en ultralydsender og -mottaker som han bruker til å skanne modellen mens han endrer mengden luft – hans CO2-proxy – som injiseres i systemet.
Stativene kan beveges fram og tilbake over modellen i ulike hastigheter, og etterligner hvordan en konvensjonell seismisk undersøkelse under vann gjennomføres.
Du kan se luftboblene i den halvgjennomsiktige plasten, men enda viktigere er det ville virvaret av ledninger og sensorer som gjør det mulig å skanne modellen og vise nøyaktig hva som har skjedd med CO2-proxyen over tid.
Det fine med laboratoriet er at Hunnestad kan endre ulike egenskaper i systemet og se hvordan det påvirker informasjonen han får.
– Det vi kan gjøre, er å presse systemet litt. Vi vet hva som fungerer. Men hva skjer hvis vi tar bort noen av dataene? Hvis vi ikke har luksusen av å ha alle dataene – kan vi fortsatt se hvordan CO2-en er fordelt? sier han.
Svarene kan bidra til å redusere kostnadene ved overvåking av CO2-lagre – og samtidig forbedre nøyaktigheten.
Kasper Hunnestad forklarer hvordan han kan flytte stativene med ultralydsensorer over modellen av Utsira-formasjonen for å simulere hvordan seismiske undersøkelser gjennomføres ute i havet. Ultralydsensorene befinner seg i de høye metallrørene til venstre i bildet. Foto: Nancy Bazilchuk, NTNU
Bedre presisjon og blikket framover
Ringrose forteller at senterets industripartnere er svært interessert i resultater fra testlaboratoriet og videre bruk av Full Waveform Inversion.
En 3D-rekonstruksjon av seismiske bildedata fra Sleipner som viser fordelingen av den flerlags CO₂-plumen i 2010, ved bruk av en metode utviklet av Kiær mfl. i 2016. Jo varmere farge, desto høyere konsentrasjon av CO₂. Illustrasjon gjengitt med tillatelse fra Equinor.
– De konkurrerende geofysiske selskapene som er våre partnere, vil inn i dette markedet fordi de ser en forretningsmulighet. De vil kunne gå til operatørene og si: Vi kan fortelle dere hvor CO2-en deres er. Dette er definitivt et konkurransepreget område, sier han.
Senterleder Landrø mener framtiden kan ligge i bruk av sensorteknologi som fiberoptiske kabler – glassfiberkabler som allerede frakter internett- og kommunikasjonsdata over havet.
I annen forskning har Landrø og kolleger brukt fiberoptiske kabler utenfor Svalbard til å identifisere og spore hval. Så hvorfor ikke CO2?
– Det vi ser for oss i framtiden, er at hvis du har et lagringsområde som dette, så legger du ikke ut konvensjonelle seismiske kabler, men fiberoptiske kabler som du pløyer ned 10–20 centimeter under havbunnen, sier han. – Det vil være en utfordring å gjøre raskt og kostnadseffektivt, men selve fiberen koster nesten ingenting.
Mer om karbonfangst og -lagring (CCS)
- Karbonfangst og -lagring (CCS) anses som avgjørende for å begrense utslippene av klimagassen CO₂ til atmosfæren. I sin synteserapport fra 2023 understreker FNs klimapanel (IPCC) behovet for CCS for å hjelpe verden med å kutte utslipp.
- Etter hvert som bruken av undersjøisk lagring skaleres opp og kommersialiseres i områder som Sleipner, trenger både selskaper og myndigheter pålitelige og rimelige metoder for å sikre at lagringsområdene fungerer som de skal.
- Selv om mange eksisterende prosjekter er landbaserte, finnes det også betydelig kapasitet i dype saltlakeformasjoner og uttømte olje- og gassfelt offshore.
- Dette gjelder særlig i Europa, der den norske regjeringen spesielt har støttet Langskip-prosjektet, verdens første prosjekt som integrerer hele CCS-kjeden – fra fangst til transport og lagring.
- Northern Lights, et samarbeid eid av Equinor, Shell og TotalEnergies, lagret sin første CO2 fra Heidelberg Materials’ sementfabrikk i Brevik i august 2025, og har kontrakter for lagring av CO2 fra selskaper i Nederland, Danmark og Sverige.
Referanser:
Ricardo Martinez, Vetle Vinje, Harrison Moore, Steve Hollingworth, Philip Ringrose, Alexey Stovas; Unraveling multi-layer CO2 plumes using the entire wavefield: Case study from the Sleipner storage site. Interpretation 2025; doi: https://doi.org/10.1190/int-2025-0016
Ringrose, P., Martinez, R., Vinje, V. and Mispel, J., 2024. Estimating the Multi-Scale Distribution of Co2 Using Seismic Data at Sleipner. International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 151, 104581 https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2026.104581
Ringrose, P., 2023. Storage of Carbon Dioxide in Saline Aquifers: Building confidence by forecasting and monitoring. Society of Exploration Geophysicists.
https://doi.org/10.1190/1.9781560803959
