Denne artikkelen er produsert og finansiert av NTNU - les mer.
Karbonlagring på havbunnen: Lekker CO2-en ut igjen?
Ny forskning forbedrer hvordan vi overvåker lagringen av karbondioksid på havbunnen.
Forsker Kasper Hunnestad står i en spesialtank han og kolleger har bygget for å simulere hva som skjer i en modell av Sleipner-feltets CO₂-lager.(Foto: Nancy Bazilchuk / NTNU)
Havbunnen har holdt på olje i reservoarer i millioner av år. Dette er porøse, gjennomtrengelige formasjoner, vanligvis av sandstein eller kalkstein.
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, ønsker forskere ved NTNU til å finne svar på følgende:
– Hvor har CO2-en min blitt av? Lekker den eller ikke? sier Martin Landrø.
Han er geofysiker ved NTNU og direktør for Senter for geofysisk prognosering (CGF).
Sleipnerfeltet i Nordsjøen skiller seg ut på verdensbasis
Norge har verdens lengstlevende prosjekt for lagring av CO2 under havbunnen, ved Sleipnerfeltet i Nordsjøen. Der er totalt 20 millioner tonn CO2 sprøytet inn i Utsiraformasjonen.
Forskerne har sett nærmere på data fra Sleipner. Dataene samles inn med geofysiske metoder som seismisk avbildning.
En ny studie viser hvor effektiv denne teknikken kan være for å bekrefte hvor CO2-en befinner seg og hvor mye som er sprøytet inn.
Tidligere ga metoden mer utydelige resultater.
– 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 ved senteret.
Slik undersøkte forskerne
Forskerne brukte en analysemetode kalt 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. Der registrerer de hvordan bølgene forplanter seg gjennom bergartene og reflekteres tilbake til sensorer på overflaten.
Tidligere brukte forskerne bare deler av denne informasjonen for å lage bilder av undergrunnen. Det de så på var hovedsakelig ankomsttidene til lydbølgene.
Full Waveform Inversion utnytter hele det seismiske signalet. Det gjør det mulig å hente ut langt mer detaljert informasjon om strukturen og egenskapene til bergartene under havet.
Hvor er CO2-en min? Og lekker den?
I dag bruker selskaper skip som sleper akustiske sensorer over disse undersjøiske lagringsstedene. De seiler fram og tilbake over området i et rutenettmønster – omtrent som når du klipper plenen nøye og systematisk.
Det koster 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 videoen fra NTNU beskriver utvikling av overvåkingsverktøy for å avbilde CO2 under bakken og sikre at karbonfangst og -lagring fungerer som den skal.
En tank og en plastmodell på flere hundre kilo
Annonse
I tillegg til å videreutvikle analyseverktøy, har forskerne bygget et nytt laboratorium for å forstå 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. De 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 mulige lagringsområder. På tidspunktet for dette skjermbildet var omtrent 39,5 tusen tonn CO₂ lagret på NKS.(Skjermbilde: Oljedirektoratet)
Presser systemet for å se hva som skjer
Forsker Kasper Hunnestad har ansvaret for laboratoriet. Han har brukt utallige timer på å rigge tanken med den tunge plastmodellen.
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 som sprøytes inn i systemet. Luften er i dette forsøkte en stedfortreder for CO2.
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.(Foto: Nancy Bazilchuk / NTNU)
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.
Forskerne presser systemet
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 stedfortrederen over tid.
Annonse
Det fine med laboratoriet er at Hunnestad kan endre ulike egenskaper i systemet og se hvordan det påvirker informasjonen han får.
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)
– 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.
Dette er et område preget av konkurranse
Ringrose forteller at senterets industripartnere er svært interessert i resultater fra testlaboratoriet og videre bruk av Full Waveform Inversion.
– 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.
Fiberoptikk er framtiden
En 3D-rekonstruksjon av seismiske bildedata fra Sleipner. Jo varmere farge, desto høyere konsentrasjon av CO₂.(Illustrasjon gjengitt med tillatelse fra Equinor)
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. Du legger 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.
Karbonfangst og -lagring (CCS) anses som avgjørende for å begrense utslippene av klimagassen CO₂ til atmosfæren. I sin rapport fra 2023 understreker FNs klimapanel behovet for CCS for å hjelpe verden med å kutte utslipp.
Bruken av undersjøisk lagring vil på sikt skaleres opp og kommersialiseres i områder som Sleipner. Da 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. Det er verdens første prosjekt som integrerer hele CCS-kjeden – fra fangst til transport og lagring.
Northern Lights er et samarbeid eid av Equinor, Shell og TotalEnergies. De lagret sin første CO2 fra Heidelberg Materials’ sementfabrikk i Brevik i august 2025. Northern Lights har kontrakter for lagring av CO2 fra selskaper i Nederland, Danmark og Sverige.
