Вместе с разными способами уменьшения выбросов парниковых газов, фиксация углерода — важный компонент стратегии сокращения углеродного следа. Суть процесса — «запереть» углерод в биомассе, например сажая деревья, или захоронить CO2 в подземных резервуарах, таких как истощённые нефтяные месторождения. Однако идея закачки углекислого газа под землю вызывает споры из-за рисков землетрясений.
Учёные Сколтеха и их коллеги из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и норвежского института сейсмических наблюдений NORSAR провели эксперимент, который воспроизводит в миниатюре закачку углекислого газа под землю для борьбы с глобальным потеплением.
Сделав диагональный распил в массивном кубическом образце песчаника объёмом около 1 кубометра, исследователи получили модель двух сторон геологического разлома. Затем к кубу со всех сторон приложили давление — оно имитирует силы, приводящие в движение плиты земной коры. Роль углекислого газа играло силиконовое масло, которое закачивали под давлением в просверленные в породе отверстия.
Приложив неравное давление к разным граням блока, учёные запустили лабораторный вариант тектоники плит. Стороны «разлома» медленно поползли, а чувствительные микрофоны на гранях куба стали фиксировать издаваемый ими шорох. Однако такое мерное потрескивание породы соответствует нормальной геологической активности, то есть землетрясения, пусть даже лабораторного, не произошло.
Тогда исследователи сделали то, что в полевых условиях делать, конечно же, нельзя: закачали жидкость под тем же характерным для захоронения углекислого газа давлением, но уже в другую скважину, которая доходила до самого разлома. Но плиты продолжили ползти с той же скоростью.
На третьем этапе эксперимента учёные решили повысить давление в первой скважине настолько, чтобы порода треснула. Подобным образом нефтегазовые компании проводят гидроразрыв пласта, чтобы повысить приток трудноизвлекаемых углеводородов в скважину. Создаваемые таким способом трещины нужны и в зелёной энергетике: чтобы получить доступ к возобновляемой геотермальной энергии.
В итоге песчаник не выдержал лишь при давлении в 180 атмосфер (начинали с 45 атмосфер): открылась трещина, ведущая из скважины в разлом. А минут через 10 после того, как давление упало (столько времени потребовалось жидкости, чтобы перераспределиться в разломе), произошёл резкий проскок плит, который вполне можно считать лабораторным аналогом землетрясения.
Результаты эксперимента показали, что захоронение углекислого газа в правильно подобранном месте и без превышения типичного для этого процесса давления безопасно и не должно вызывать землетрясений, просачивания газа в грунтовые воды или утечек в атмосферу. Авторы исследования уверены: такие эксперименты необходимы для снижения расходов и рисков, связанных с геологическими манипуляциями, которые осуществляются и для фиксации атмосферного углерода, и для добычи ископаемого топлива, и для получения геотермальной энергии.
