Projekti / Programi
Ocena možnosti geološkega zajemanja CO2 v nizko zrelih premogih: Velenjski bazen, Slovenija kot naravni analog
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.06.07 |
Naravoslovje |
Geologija |
Naravni viri (mineralne in energetske surovine ter voda) |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P005 |
Naravoslovno-matematične vede |
Geologija, fizična geografija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
ogljikov dioksid, zajemanje, metan, fluidi, izvor, stabilni izotopi, biogeokemijski procesi, modeliranje, geološki mediji, strukturno-geološko kartiranje, premog, rudarjenje, ocena tveganja, sedimentacijski bazeni
Raziskovalci (15)
Organizacije (3)
Povzetek
Za doseganje dolgoročnega cilja, to je zmanjševanje CO2 v skladu s Kjotskim protokolom (Slovenija ga je ratificirala 2002) je geološko zajemanje in shranjevanje ogljikovega dioksida (CCS – carbon capture and storage) v sedanjosti bližnji izraz za reševanje klimatskih sprememb. V predlaganem projektu se bomo opredelili na sledeče raziskave: geološko strukturno kartiranje na odkopih, določili bomo izvor, transportne poti fluidov in geokemično ozadje sistema s pomočjo modeliranja, določili cirkulacijski model fluidov in določili interakcijske in biogeokemijske procese med sistemom kamnina-lignit--voda-CO2. Na posameznih odkopih bomo določili izvor premogovnih plinov, nadalje določili porazdelitev koncentracij premogovnih plinov s spreminjanjem hitrosti odkopavanja in tako prispevali k varnejšemu odkopavanju-varnost pred plinskimi izbruhi. Poleg meritev koncentracij in izotopske sestave premogovnih plinov bomo odkope strukturno geološko skartirali, iskali povezavo med strukturami in conami mineralizacij, ki lahko prispevajo zaradi manjših prepustnosti plasti k večjemu zadrževanju plinov in s tem k pojavu plinskih izbruhov v jami. S pomočjo programskih orodij modeliranja (ArcGIS) bomo ocenili kritična območja pojavnosti plinskih izbruhov, upoštevajoč vse dejavnike tveganja na aktivnih odkopih (koncentracija in izvor premogovnih plinov, napetostno stanje na odkopih, sedimetološke in strukturno-geološke značilnosti). Pojav mineralizacij na odkopih bo dal tudi pomembne informacije o nastanku plinov in nove sedimentološke podatke o formaciji bazena. Izdelali bomo tudi strukturno-geološki model Velenjskega bazena, hidraulični model toka podzemne vode ter izdelali geokemične karte porazdelitev premogovnih plinov v jami in na površini ter določili njihov izvor. Geološke, strukturno-geološke in hidrogeološke raziskave bodo služile kot osnova za določanje primernosti velenjskega premogovnega bazena, saj bomo tako lahko določili najbolj primerne lokacije za zajemanje CO2 v premogovnem bazenu. Določevanje izvora plinov s specifičnimi geološkimi metodami (izotopske analize) in procesov kot so reakcije v sistemu voda-prikamnina-plin, vključno z bakterijsko aktivnostjo je nadalje pomembna za določevanje možnosti pridobivanja metana iz premogovnih plasti, saj je znano da pri anaerobnih pogojih nastaja metan z redukcijo CO2. V sedimentacijskih bazenih se nahajajo ogromne količine ogljikovodikov, primernih za izkoriščanje v energetske namene.Zato je poznavanje izvora, dinamike in sestave formacijskih vod v sedimentacijskih bazenih izredno pomembno pri izkoriščanju teh virov energije. S poznavanjem molekularne in izotopske sestave v sedimentacijskih bazenih lahko določimo primarni izvor plinov ter obsežnost razkroja organske snovi. Glede na to, da zahteve po naravnem plinu (metanu) postajajo čedalje večje bomo ocenili tudi možnost njegovega izkoriščanja.
Omenjene raziskave bodo služile tudi kot osnova za nadaljnji geokemijski monitoring v primeru zajemanja CO2 v premogovne plasti iz antropogenih virov in morebitnem izkoriščanju metana iz premogovnih plasti (zmanjševanje emisij toplogrednih plinov). Raziskovalni projekt bo tudi pripomogel k uvajanju čistih tehnologij v Sloveniji kot so: podzemno uplinjanje premoga (UCG), Shranjevanje in skladiščenje ogljika (CCS) in Coalbed Methane (CBM) in je tako v skladu s smernicami EU politike za bojevanje s klimatskimi spremembami in zmanjševanju industrijskih emisij toplogrednih plinov na cenovno učinkovit način.
Pomen za razvoj znanosti
Strukturno-geološke in geokemične raziskave fluidov ter njihova prostorska porazdelitev (geokemične karte) v velenjskem premogovnem bazenu so pomembne, ker bomo s pomočjo le-teh dobili osnovne informaciji o primernosti premogovnega bazena za možnost izkoriščanja premogovega metana (CBM) in zajemanje CO2 (CCS) ter nova spoznanja o transportnih procesih fluidov v premogovnem bazenu, saj bodo izdelani sledeči modeli: plinski, strukturno-geološki in hidravlični model toka podzemne vode. V ta namen na aplikativnem raziskovalnem projektu sodelujejo raziskovalci z različnih geoloških področij (strukturna geologija, hidrogeologija, sedimentologija, geokemija, izotopska geokemija in geomehanika). Prvič bodo izvedene tudi geokemične raziskave fluidov v povezavi s hidrogeokemičnimi in izotopskimi raziskavami podzemnih vod (raziskave pliocenskega in triasnega vodonosnika) in modeliranjem toka podzemne vode v velenjskem premogovnem bazenu. S temi raziskavami bo pridobljen boljši vpogled v nastanek premogovnega bazena in fluidov (CO2 in metana) ter biogeokemičnih procesih (podrobneje bo raziskan proces metanogeneze) v sistemu plin-voda-karbonat, ki potekajo v premogovnih plasteh. Pliocenski in triasni vodonosnik predstavljata prav tako transportni medij za v vodi bolj topen ogljikov dioksid, ki se v primeru termodinamsko prenasičenega stanja izloča v obliki karbonatnih leč in žil v razpoklinskih conah v bližini prelomnih con. Za raziskave le-teh bodo odkopi strukturno-geološko skartirani in tako bomo iskali povezave med conami mineralizacij in prelomnimi strukturami. Iskanje teh povezav je pomembno tudi za napovedovanje plinskih izbruhov, saj območja povišanih koncentracij premogovnih plinov in bližina prelomnih con lahko spodbudijo plinski izbruh. S pomočjo vseh uporabljenih metod (laboratorijske in programske opreme ter ArcGIS modeliranja prilagojenega za jamsko okolje) bomo ocenili bolj in manj kritična območja na aktivnih odkopih, ki so potencialna za pojav plinskih izbruhov in tako pripomogli k preventivnemu delu-preprečevanje nesreč plinskih izbruhov v jami. Cone mineralizacij dajejo tudi pomembno informacijo o nastanku fluidov (nastanek metana: redukcija CO2 ali fermentacija), kar je pomembno v primeru izkoriščanja metana iz premogovnih plasti in hkrati o nastanku recentnega metana. Prav zato raziskovalni projekt vključuje vpeljavo nove analitske metode v Sloveniji (poudarek tudi na razvoju in aplikaciji novih specifičnih geoloških metod), in sicer določitev izotopske sestave vodika v metanu, saj bomo le tako popolnoma ocenili izvor metana v premogovnih slojih. Nadalje bo imela projektna skupina potrebno strokovno znanje tudi za proučevanje strukturno geokemijskih procesov v sedimentacijskih bazenih pri reševanju problematike odlaganja radioaktivnih odpadkov v Sloveniji.
Pomen za razvoj Slovenije
Aplikativni raziskovalni projekt z naslovom: Ocena možnosti geološkega zajemanja CO2 v nizko zrelih premogih: Velenjski bazen, Slovenija kot naravni analog je pomemben tako za gospodarski kot družbeni razvoj. Proučevanje izvora metana je pomembno zaradi možnosti njegove uporabe v prihodnosti kot energetskega vira in s tem zmanjšanje emisij v ozračje, kar je pomembno za družbo in varovanje narave (Kjoto protokol). Predlagani projekt bo nadalje predstavljal osnovo za nadaljnji hidrogeokemijski monitoring v primeru skladiščenja CO2 v jamske prostore, saj velja zajemanje CO2 v geološke medije za najbolj primerno metodo reševanja problematike emisij CO2 v ozračje iz antropogenih virov. Hidrogeokemične raziskave podzemnih vod so zanimive tudi za vodo oskrbo in zaradi neposredne bližine vode, ki je ločena od premogove plasti s tanko vmesno zaščitno plastjo gline, ki predstavlja potencialno nevarnost vdora vode v jamo (zaščita pred nesrečami). Rezultati geokemičnih raziskav fluidov bodo povezani tudi z rezultati napetostnih in deformacijskih stanj na odkopnih progah, ki jih zbirajo projektanti v Premogovniku Velenje, zato je predlagan projekt pomemben za gospodarsko družbo, torej za Premogovnik Velenje d.d., ki je aktivno vključena v izvedbo projekta. Uporabniki bodo pridobili nova znanja spreminjanja koncentracij fluidov s širokočelno metodo odkopavanja, kar bo pripomoglo k bolj efektivnemu odkopavanju lignita. Predlagani projekt bo služil tudi kot osnova za povečanje varnosti in zmanjšanja nesreč zaradi pojavnosti plinskih izbruhov v premogovniku, kar je bistvenega pomena za gospodarstvo in družbo (bolj učinkovito odkopavanje in največja možna zaščita delavcev). Predlagan raziskovalni projekt je tudi pomemben za državno upravo, saj bomo tekom raziskovalnega projekta sodelovali z ARSO (Agencija Republike Slovenije za okolje, Sektor za kakovost zraka), saj je CO2 edini polutant v ozračju katerega emisije Slovenija še ni zmanjšala z uporabo BAT (Best available Techniques) tehnike od referenčnega leta 1990. Predlagan raziskovalni projekt hkrati predstavlja komplementarnost Kjoto protokola (Direktiva 2003/87/EC), Direktivi o geološkem shranjevanju CO2 (2009/31/ES) in razvoju čistih premogovnih tehnologij v Sloveniji kot so: podzemno uplinjanje premoga (UCG), Shranjevanje in skladiščenje ogljika (CCS) in Coalbed Methane (CBM) in je tako v skladu s smernicami EU politike za bojevanje s klimatskimi spremembami in zmanjševanju industrijskih emisij toplogrednih plinov na cenovno učinkovit način. Tema raziskovalnega projekta je prav tako v središču mednarodnih razprav in prioritet o prihodnjih potrebah na podlagi pomembnosti v razvoju sistema ogljik-podnebje-človek in predstavljajo osnovo za karšnokoli vtiskanje CO2 v bazene in s tem zmanjševanje emisij toplogrednih plinov v ozračje (doseganje ciljev Kjoto protokola v Sloveniji).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
