‘CO₂ weg ermee’ zou je het motto kunnen noemen van politici die wel de echte wil hebben om klimaatverandering aan te pakken. Maar waar naar toe met al dat uitgestoten CO₂ door vooral de verbranding van fossiele brandstoffen? Terug naar waar het uiteindelijk vandaan komt, zegt een deel van de wetenschap. Diep in de aarde moet het veilig opgeborgen worden. Maar is het terug pompen van CO₂ in diepe aardlagen wel zo verstandig? Michael Zoback en Steven Gorelick (beiden Stanford Universiteit, Californië) hebben daar zo hun bedenkingen over in een artikel in PNAS.

De concentratie van CO₂ in de atmosfeer blijft maar stijgen. Dit jaar werd de 400 deeltjes per miljoen bereikt. Afbeelding: © NOAA

Wereldwijd zijn er diverse testen aan de gang om CO₂ in de ondergrond te pompen. Essentieel is het gas te pompen in aardlagen met een hoge porositeit (zodat er ruimte is voor de gasmolekulen van CO₂) en zodat het gas niet (snel) kan ontsnappen. Voor dat laatste is een afsluitende laag (vaak een klei- of schalielaag) bovenop het poreuze reservoirgesteente nodig. Eén lek en alles is namelijk voor niets: de CO₂ ontsnapt en de concentratie hiervan kan, eenmaal boven de grond gekomen, zo hoog zijn dat het giftig is voor mens en dier.

Opslag van CO₂ tussen de zandkorrels van een zandsteen. Afbeelding: © Hangx (2009)

Trillende aarde

Zoback en Gorelick halen één probleem aan: aardbevingen. Boven de grond richten ze vooral grote schade aan vanaf ongeveer momentmagnitude 5,0 en hoger. Maar in de ondergrond kunnen zelfs bij kleine tot middelzware bevingen al problemen ontstaan voor CO₂-reservoirs. Eén breukje dat zich vormt kan zo het lek vormen.

Uiteraard is het geen goed idee om massaal CO₂ op te slaan in gebieden waar veel aardbevingen komen. Zoback en Gorelick gaan nog een stapje verder: ook in aardbevingsarme gebieden dit gevaarlijk. Het hele oosten van de V.S. en delen van Zuid-Oost Azië zijn voorbeelden. Hier komen eens in de zoveel tijd kleine bevingen voor die een lek kunnen veroorzaken. En dan is nog CO₂ zelf dat in het reservoir gepompt wordt. De druk in het reservoir neemt toe, waardoor de kans op bevingen langs (soms onbekende) breuken in de ondergrond toeneemt.

Veilig

Zoback en Gorelick stellen dat de opslag van CO₂ wel veilig kan, maar dan alleen in specifieke situaties. De Utsira formatie diep in de Noordzeebodem is daar ideaal voor: poreus, de zandkorrels van deze zandsteen zijn nauwelijks gecementeerd en de zandsteen is goed afgedekt door schalielagen. Bevingen worden hier niet getriggerd. Dit komt omdat het gesteente slechts wat vervormt zonder daarbij breuken te vormen bij het pompen van CO₂ hierin.

Links: expansie van het reservoir en buiging van de deklaag door de injectie van CO₂. Rechts: door een breuk in de deklaag kan veel CO₂ ontsnappen. Afbeelding: © Hangx (2009)

Voldoende capaciteit?

In de Utsira formatie – zelf niet olie- of gashoudend – wordt CO₂ met een snelheid van 1 miljoen ton per jaar gepompt. Dat valt in het niet met de uitstoot van 32 miljard ton CO₂ per jaar door de verbranding van fossiele brandstoffen. Dus moeten er duizenden zo niet tienduizenden vergelijkbare formaties in de ondergrond worden gevonden om CO₂ in te pompen om de uitstoot ongedaan te maken. “Buitengewoon moeilijk, zo niet onmogelijk,” vertellen Zoback en Gorelick in het wetenschappelijke artikel.

Alhoewel het duo ook leeggepompte olie- en gasreservoirs noemen als mogelijk reservoir voor koolstofdioxide, twijfelen ze sterk of er voldoende capaciteit is om zoveel CO₂ terug te pompen in de aardbodem dat het effect op het klimaat merkbaar is. Zeker aangezien veel potentiële reservoirs afvallen vanwege het gevaar voor lekken door kleine aardbevingen. Daarom concluderen de onderzoekers dat “het op grote schaal afvangen van CO₂ en het terug pompen in de aarde een extreem dure en riskante strategie is”. De genadeslag voor de massale opslag van CO₂ in de ondergrond als ultieme oplossing? Het lijkt erop van wel.