חקירת מנגנוני ערבוב להאצת התמוססות CO2 בהטמנת CO2 בתת-הקרקע

חוקרי המכון: רביד רוזנצוייג

מימון: GIF

רקע וחשיבות המחקר:
בשנים האחרונות מושקע מאמץ גדול במציאת דרכים לצמצום פליטות גזי חממה לאטמוספירה. אחת הדרכים שזוהו כיעילות בהרחקת CO2 לפרקי זמן ארוכים וכישימות בטווח הזמן המיידי היא הטמנת CO2 בשכבות גיאולוגיות עמוקות. בתהליך זה ה-CO2 מופרד מזרם גזי הפליטה של מקורות נייחים, מוסע לאתר ההטמנה ומוחדר כפאזה סופר-קריטית באמצעות קידוחים לשכבות גיאולוגיות עמוקות נושאות תמלחות.
אחד המנגנונים העיקריים התורמים ללכידת ה-CO2 בתת הקרקע היא המסתו במי התמלחת. למרות שתהליך ההמסה עצמו הינו מהיר, הקצב הכולל של התהליך איטי למדי כיוון שהוא מוגבל על ידי שטח המגע בין פלומת ה-CO2  והתמלחת ובקצב הרחקת ה-CO2 המומס מגבול פלומת ה-CO2 לגוף התמלחת.
כיוון שמים רוויים ב-CO2 כבדים בכאחוז ממים ללא CO2, מתפתחת לאחר זמן ארוך (עשרות עד מאות שנים) אי יציבות הגורמת להיווצרות תאי קונבקציה המחישים את קצב ההמסה.
עבודות נומריות ואנליטיות רבות חקרו את תהליך ההמסה. רובן התמקדו בתהליך התפתחות אי היציבות הקונבקטיבית, אולם לא נלקחו בחשבון מספר מנגנונים העלולים להשפיע על קצב ההמסה לפני התפתחות אי היציבות. מנגנונים אלו כוללים את השפעת הדיספרסיה ההידרודינמית וזרימת הרקע של מי האקויפר על הסעת ופיזור ה-CO2 המומס ועל קצב המסת ה-CO2. בנוסף, ברוב המחקרים הגבול בין התמלחת ל-CO2 יוצג כגבול חד ולא נלקח בחשבון אזור המעבר הדו פאזי שבין התמלחת ל-.CO2 התעלמות מאזור זה עלולה לגרום להערכת-חסר של שטח המגע בין התמלחת ל-CO2 ולכן להערכת חסר של קצב ההמסה.
הערכה מדוייקת של קצב המסת ה-CO2 בתמלחת תסייע לשפר את הערכת הסיכון הנשקף מנוכחות פלומת ה-CO2  באקויפר. בפרט, אם יתברר כי למנגנונים הנזכרים למעלה תפקיד חשוב בהאצת ההמסה, עוד לפני שנוצרת אי יציבות קונבקטיבית, הדבר יתרום להעלאת בטיחות הטמנת ה-CO2 דווקא בזמנים הקצרים שלאחר תום החדרת ה-CO2, עת הסיכון הנשקף הוא הגבוה ביותר.

מטרה:
1.  בחינת השפעת מנגנוני ההסעה השונים ובפרט, דיספרסיה וזרימת הרקע של מי האקויפר על קצב המסת ה-CO2 ועל הזמן הדרוש ליצירת אי יציבות- קונבקטיבית והתפתחות תאי קונבקציה.
2.   חקירת השפעת אזור המעבר הדו פאזי על קצב ההמסה.

שיטות:
1. ניסויים באנלוג CO2 במודל מעבדתי של אקויפר.
2. מודל נומרי לבחינת המסת ה-CO2.

שותפים ממוסדות אחרים ושיוך מוסדי: אורי שביט, הטכניון

עבור לתוכן העמוד