Jaromír Leichmann: Jak by se dal v Česku ukládat oxid uhličitý?

Dolní Dunajovice, největší zásobníkem plynu v ČR.

Zdroj | RWE

První podzemní zásobník byl zprovozněn již v roce 1916 v USA. Většina zásobníků využívá geologické podzemní struktury po vytěžené ropě nebo zemním plynu. Jde opět velmi zjednodušeně o vrstvy písků či pískovců vyznačující se vysokou porozitou. Póry mezi jednotlivými minerálními zrny jsou vyplněny plynem. Nad i pod porézní vrstvou zásobníku se nacházejí vrstvy pro plyn nepropustné, tvořené například jílem, které brání úniku skladovaného plynu. Tomuto typu podzemního úložiště se říká zásobník pórový. Kromě tohoto typu existuje ještě řada dalších typů. Jedním z nich je typ kavernový. V tomto případě je plyn skladován ve štolách a chodbách, které byly vyrubány speciálně pro tento účel. Tento typ se ale pro ukládání CO2 nehodí.

Podzemní ukládání plynu má dlouhou tradici i v ČR. První zásobník byl zprovozněn v roce 1965 v Lobodicích u Přerova. Původně byl v tomto zásobníku uskladňován svítiplyn, který byl později nahrazen metanem. V ČR je nyní v provozu 8 podzemních zásobníků, 7 pórových a jeden kavernový. Největší zásobníkem jsou Dolní Dunajovice s kapacitou až 900 milionů m3. Celková kapacita všech zásobníků v ČR se blíží 3 miliardám m3.

Povrchová zařízení pilotního úložiště CO2 Hontomín ve Španělsku

Zdroj | Česká geologická služba

Přestože jsou si podzemní zásobník plynu a podzemní úložiště CO2 v principu podobné, existuje několik podstatných odlišností. Podzemní zásobník plynu funguje v režimu střídajícího se vtláčení a čerpání. V létě, v době malé spotřeby plynu, je plyn do zásobníku vtláčen, v zimě, v čase zvýšené spotřeby, je plyn ze zásobníku čerpán. Do podzemního úložiště CO2 bude plyn pouze dlouhodobě vtláčen. Po zaplnění využitelného prostoru bude úložiště trvale uzavřeno. Nadzemní technologická část úložiště CO2 bude proto o něco jednodušší, protože nebude vybavena technologií pro těžbu plynu, jeho čištění a sušení či transport.

Úložiště CO2 ale bude muset mít větší kapacitu než zásobník plynu. Aby byl jeho provoz ekonomický, bude v něm nutno skladovat CO2 ve velkém množství a po dobu několika desítek let. Geologové proto hledají v podzemí i další vhodné struktury jiného charakteru než vytěžená ložiska plynu či ropy. Například tzv. akvifery – zvodnělé vrstvy hornin, v nichž se nachází voda nevhodná pro výrobu vody pitné (například kvůli vysokým obsahům solí).

A s tím souvisí druhý podstatný rozdíl: charakter samotného skladovaného plynu. V případě zásobníku jde převážně o metan (CH4). To je plyn v podstatě inertní z hlediska svých reakcí s technologickými prvky úložiště jako například ocelí nebo horninovým prostředím. Je ale velmi hořlavý a výbušný. Oxid uhličitý (CO2) je naopak plyn nehořlavý. Jako plyn je rovněž vůči oceli a geologickému prostředí inertní. Problém nastává, pokud je v geologickém prostředí úložiště přítomna voda. V ní je CO2 rozpustný a tvoří kyselinu uhličitou (H2CO3), která může s některými typy hornin reagovat. Pokud jsou v této vodě přítomny rozpuštěné soli, například chloridy nebo ropné látky, budou její reaktivitu a korozivní vlastnosti dále zvyšovat. V případě skladování CO2 odpadá tedy riziko vznícení a výbuchu skladovaného plynu, ale může se objevit riziko koroze a rozpouštění hornin v prostoru úložiště.

Zhlaví injektážního vrtu na pilotním úložišti CO2 Hontomín ve Španělsku

Zdroj | Česká geologická služba

Oxid uhličitý podobně jako metan není jedovatý. Má však vyšší hustotu než vzduch, může se tedy hromadit ve sklepích budov, depresích aj. a vytlačovat z nich vzduch. V těchto oblastech je pak nedostatek kyslíku a živé organismy ani člověk zde nemohou dýchat. K podobnému jevu dochází i v přírodním prostředí, například v jeskyních. Sníženou koncentraci kyslíku lze ale poměrně jednoduše detekovat a takovéto rizikové oblasti snadno identifikovat.

Na našem pracovišti jsme prováděli experimenty s reaktivitou CO2 a horninami úložiště za teplot a tlaků reálného úložiště s cílem zjistit, jaké horninové prostředí je pro ukládání CO2 vhodné. Pokud je hornina úložiště tvořena křemenným pískovcem, tzn. je složena z křemenných zrn, nedochází mezi ní a CO2, popřípadě kyselinou uhličitou, k žádným reakcím. Pokud jsou ale v hornině přítomny uhličitany, zejména kalcit, dochází mezi kyselinou uhličitou a kalcitem k reakcím a rozpouštění kalcitu. Pokud se jedná o vodu s obsahem zbytků ropných látek, je rozpouštění kalcitu ještě intenzivnější. Při hledání vhodné lokality bude třeba věnovat pozornost výběru vhodných hornin nacházejících se v prostoru úložiště a ověřit jejich případnou reaktivitu.

Přečtěte si také |

Na Islandu objevili nadějný způsob CCS: CO2 v čedičovém podloží mineralizuje na uhličitan vápenatý

Toto je pravděpodobně jediný významný rozdíl, kterým se může úložiště CO2 z geologického hlediska odlišovat od zásobníku zemního plynu. Jinak půjdou zkušenosti z více než 56letého bezpečného provozu plynových zásobníků v ČR využít pro výstavbu a provoz bezpečného podzemního úložiště CO2.