Luftlommene i kritt kan være et godt sted for CO2-lagring – men ikke i Nordsjøen

"Kan dette gjøres? Kan man lagre CO₂ i kritt?" Det var spørsmålene fysiker Anne Schad Bergsaker stilte seg da hun skulle begynne på doktorgraden.

– Det hadde jeg ikke svar på, ikke det hele tatt. Jeg fikk ikke svar på det heller, er kortversjonen til Bergsaker, som jobber som senioringeniør i USIT (UiOs senter for informasjonsteknologi). Men hun fant ut mye om hvordan kritt oppfører og endrer seg.

Det er 30 % økning i CO₂ i atmosfæren, 150 % økning i metangass (CH₄) og 15 % økning i lystgass (N₂O) siden førinidustriell tid, ifølge Store norske leksikon. Økningen har motivert forskere til å jobbe med fornybar energi samt å finne løsninger på de store mengdene av gasser i atmosfæren. FNs klimapanel peker på karbonfangst og -lagring som en mulighet.

Flere forskere har tidligere foreslått CO₂-lagring både i havet og i geologiske formasjoner – det er det siste Bergsaker har konsentrert seg om. Da trengs porøse og gjennomtrengelige steiner, men også tett stein som fungerer som forsegling.

Kritt peker seg ut som interessant å lagre i fordi det er så porøst. Det finnes også mange steder, ikke minst i Ekofiskfeltet, et av Norges største og eldste oljefelt.

Begrenset kunnskap om kritt

Kritt er skapt av alger for mer enn 60 millioner år siden. De laget små skall av en krystall som heter kalsitt, og over mange millioner år har dette hopet seg opp på havbunnen og blitt trykket sammen til den porøse, hvite steinen – én av flere typer kalkstein.

At den er så porøs, er utgangspunktet for tanken om at den kan egne seg til CO₂-lagring: Det vil være plass til mye CO₂ inni porene.

Men at det lar seg gjøre, er ikke det samme som at det er en god idé, det kommer an på hva som skjer med krittets egenskaper under varierende forhold, forklarer Bergsaker. Det er dette doktorgradsavhandlingen hennes handler om.

 «Selv om vi har brukt kalk i århundrer, er det fortsatt veldig begrenset hva vi vet om hvordan den reagerer og endrer seg», skriver hun i avhandlingen.

Sjekket egenskapene

Det Bergsaker fokuserte på, var hovedsakelig tre egenskaper.

• Effekten av konsentrasjon av salt i porevann
• Krittets sammensetning på atomnivå
• Deformasjon ved ulike hastigheter/rater

1. Konsentrasjon av salt

Bergsaker forklarer det slik:

– Om det var høy eller lav konsentrasjon av salt i vannet rundt krystallene, hadde mye å si. Om man hadde riktige salter i riktig konsentrasjon, ville det være en mulighet for at i hvert fall kalsitt, og kanskje også kritt, ville være litt vanskeligere å knekke opp. Vi så riktignok ikke på vekselvirkning mellom saltene, så noen cocktaileffekt har vi ikke undersøkt.

Med andre ord, konsentrasjonen av salt i hulrommene (vannporene) i krittet avgjør om strukturen til krittet er solid. Har man riktig konsentrasjon, kan man få en mer solid struktur enn om poren bare inneholder vann.

2. Sammensetningen på atomnivå

Andre del dreide seg om innholdet av biologisk materiale inni krittet på atomnivå. Materialer med et gjentagende mønster kalles krystaller. En enhetscelle er det enkleste mønsteret vi kan finne i atomene som dette materialet består av. I den enhetscella skal man bare finne grunnstoffer som materialet er laget av, i dette tilfellet kalsitt (som igjen består av kalsium, oksygen og karbon).

Det Bergsaker fant ut, var at denne enhetscella endret ‘innhold’ når det er snakk om kritt fra veldig dypt ned i jorda. Dette krittet klarer ikke særlig godt å bevare det biologiske materialet sitt.

3. Deformasjon

– I denne studien strakk vi små prøver med kritt, en måte å deformere prøver på som nesten ingen gjør, de aller fleste studier innebærer å klemme sammen prøver, sier Bergsaker.

– Det vi så, var at hvor mye krittet lot seg deformere før det knakk, var avhengig av hvor fort det ble deformert. Jo saktere vi gikk frem, jo mer skade tålte krittet uten å knekke. Det var riktignok snakk om veldig lave hastigheter, og nøyaktige tall vil kreve mer kalibrering før de kan fastsettes mer eksakt.

Mener lagring er skummelt

– Hva var det mest overraskende med forskningen?

– Resultatmessig overrasket den siste delen meg mest, at vi fikk noen resultater der i det hele tatt. At det hadde en effekt hvor sakte vi strakk og at vi nådde et punkt hvor det liksom endret oppførsel, sier hun.

– Jeg snakket med noen fra Stavanger, og de snakket om kritt som om det er plastilin – når man deformerer det sakte. Det flyter, og det er veldig oppsprukket. Det er det som er så skummelt. Og havbunnen fortsetter jo å synke, og det er skummelt å skulle putte noe som helst der som ikke skal komme ut igjen.

Bergsaker nevner også andre CO₂-lagringsområder i Norge, for eksempel gassfeltet Sleipner, som består av sandstein og ikke kalkstein/kritt.

I USA har man helt siden 70-tallet brukt CO₂ for å øke utvinningen av olje i sandstein og kalstein (ikke kritt). Dette gjøres foreløpig ikke på den norske kontinentalsokkelen, men på Ekofiskfeltet bruker man vann på samme måte, beskriver Bergsaker i oppgaven sin. Vann blander seg imidlertid ikke med olje og svekker dessuten krittet.

Det som gjør kritt så ustabilt dypt nede under havbunnen, er at det har gått gjennom en del prosesser og har så høyt trykk at det blir risikabelt å endre på noe ved å sette inn noe, som for eksempel CO₂.

Hva med metan?

Det er ikke bare CO₂-nivået som bør reduseres, men også metan, som også er klimamessig farlig – så kan dette potensielt også gjøres med metan?

– Muligens, jeg kan ikke nok kjemi til å kunne si så mye om det. Det hadde vært litt spennende å se hva som ville skjedd over lengre tid. For med CO₂ dannes det karbonsyre, og hvis det er nok ioner til stede, felles det ut kalsiumkarbonat eller magnesiumkarbonat. Jeg vet ikke om metan vil kunne felles ut på noen måte under slike forhold.

Trenger flere svar

Bergsaker påpeker at doktorgraden hennes var grunnforskning, noe som sjelden er revolusjonerende, men gir grunnlag for andre forskeres arbeid.

Hun har konkludert med at treg deformasjon, riktige salter og riktig opphav for krittet vil være gunstig dersom man skal lagre CO₂ i porene til kritt. Det porøse krittet er lovende når man tenker på oppbevaringsvolum.

Samtidig slår hun fast at uforutsigbarheten – i hvert fall i Nordsjøen – er så stor at det ikke er et egnet sted for CO₂-lagring i kritt. I hvert fall ikke før man vet mer.