Reservoirer i undergrunden fungerer som naturens egne depoter, og når vi lagrer naturgas eller CO₂ i bjergarter som f.eks. sandsten, er det ikke et koncept, vi selv har fundet på. Det er naturens egen opfindelse, vi kopierer.
Det kan være lidt svært at forestille sig, hvordan man kan lagre noget som helst i sten – det er jo … sten! Men det kan godt lade sig gøre, og det er slet ikke noget nyt. Det fortæller geolog og seniorforsker Henrik Vosgerau fra De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS).
”Naturen selv er mester i at gemme på forskellige råstoffer i jorden. Tænk bare på olie og gas, som vi trækker op af undergrunden, hvor det har ligget i millioner af år.”
Det er præcis det koncept, vi mennesker efterligner, når vi lagrer f.eks. naturgas eller CO2 i sandsten dybt nede i undergrunden. Forskellen er, at vi i stedet for at pumpe noget op pumper noget ned.
Hvad er en geologisk formation?
FIGUR 1: Geologer inddeler undergrunden i enheder, som er baseret på bjergarter af forskellig alder og tykkelse. En geologisk formation udgør sådan en enhed og kan defineres ud fra blandt andet kornstørrelse, farve og sammensætning af mineraler. Inddelingen er praktisk, da det gør det muligt at kortlægge en formation fra boring til boring over store afstande.
Gassum Formationen, som omtales her på siderne, kan være op til flere hundrede meter tyk og breder sig i varierende dybde under to tredjedele af Danmark – som vist på kortet her til venstre.
En sten med hulrum
Når vi taler om at lagre CO2, er det nærliggende at få den tanke, at det drejer sig om nogle store underjordiske hulrum, som vi fylder CO2 ned i. Sådan er det ikke – og så alligevel lidt. For lagringen foregår rent faktisk i hulrum, men de er bittesmå. De findes blandt andet i den type sten (på fagsprog kaldet bjergart), som hedder sandsten.
”De mange bittesmå hulrum mellem sandkornene, og det at de er forbundet med hinanden, gør, at flydende elementer som f.eks. vand kan passere igennem stenen,” forklarer Henrik Vosgerau.
Netop den porøse struktur betyder, at der – afhængig af sandstenens karakter – også kan være plads til en gasart som CO2, som bliver flydende, når den kommer under tryk dybt nede i jorden. Hvordan CO2’en helt præcist reagerer, når den pumpes ned i sandsten, kan du læse mere om på side
Land af sand
I Danmark har vi masser af sandsten i undergrunden, blandt andet i Gassum Formationen, som indeholder sandsten i forskellige dybder i et stort sammenhængende område (se figur 1 herover). I tidens løb har geologer og forskere lavet rigtig mange analyser og laboratorietest af boreprøver for at blive klogere på den danske undergrund. De grundige undersøgelser har vist, at selvom karakteren af sandsten i f.eks. Gassum Formationen kan være forskellig fra landsdel til landsdel, så indgår sandstenene i formationer, der har stor udbredelse i undergrunden. Alt efter, hvor i Danmark en prøve tages, kan sandstenen altså variere, fordi den stammer fra forskellige kilder, er aflejret under forskellige forhold og befinder sig i forskellige dybder i undergrunden.
”Det betyder, at der kan være meget stor forskel på sandstenens indhold af mineraler og på dens tekstur. Og det kan have stor betydning for, hvor godt sandstenen i et givent område fungerer som CO2-lager,” siger Henrik Vosgerau.
Forskellen kan ikke altid ses med det blotte øje, men den kan være meget tydelig, når man analyserer prøver som f.eks. eksemplerne på næste side. De er fra to forskellige boringer i Gassum Formationen, og når man kigger på dem, kan man tydeligt se, at sandstenen har forskellig karakter, alt efter hvor den stammer fra.
Dyk ned i detaljen: Et kig i mikroskopet
Forskerne kan få et indblik i sandstenens opbygning ved at lave et såkaldt mineralscan, som ses herunder. Det gør de ved at kigge på en prøve i et elektronmikroskop, hvor mineralerne træder tydeligt frem og kan skelnes fra hinanden og fra de omkringliggende hulrum. På den måde kan forskerne blandt andet vurdere:
- Sandstenens sammensætning af mineraler
- Hvor porøse stenene er
- Sandkornenes størrelse
Foto: GEUS
Tydelig forskel på prøverne
De to scanninger herover er sandstensprøver fra en boring i henholdsvis Jylland (tv.) og en boring på Sjælland (th.). Begge prøver stammer fra Gassum Formationen.
Der er tydelig forskel på prøverne, fordi de har gennemgået hver sin geologiske udvikling:
- Sandstenen fra Sjælland består mest af kvarts, som er et stabilt mineral, der ikke nedbrydes så let.
- Sandstenen fra Nordjylland indeholder også kvarts, men har også en stor mængde feldspat (lilla), der nedbrydes lettere end kvarts.
Hvilken sandsten er bedst til CO₂-lagring?
Det er vigtigt at kende en sandstens sammensætning og placering i undergrunden, når man skal vurdere, hvor meget CO2 en sandsten kan indeholde, og hvor let det er at pumpe CO2 ned i den.
Både sandstenen fra Gassum og Stenlille egner sig til lagring af CO2, fordi der er forbundne hulrum (de sorte områder på billederne) mellem sandkornene. I den nordjyske sandsten er hulrummene større, og derfor vil den kunne indeholde mere CO2 end den sjællandske.
I større dybder vil der dog være en risiko for, at hulrummene i den nordjyske sandsten lukker til. Det sker, fordi tryk og temperatur stiger i dybden, og det kan føre til, at ustabile mineraler som feldspat opløses og danner cement, der blokerer i hulrummene.
Med den sjællandske sandsten skal der større dybder til, før kvartsmineralerne bliver opløst og danner cement i hulrummene.
