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rapporti - Deliverable

Caratterizzazione sperimentale del comportamento dei materiali presenti nei siti di stoccaggio della CO2

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Caratterizzazione sperimentale del comportamento dei materiali presenti nei siti di stoccaggio della CO2

Vengono illustrate prove sperimentali per lo studio dei parametri termodinamici e cinetici dei processi di mineralizzazione della CO2 in acquiferi profondi, in funzione delle condizioni che definiscono il processo di stoccaggio geologico e delle diverse tipologie di minerali che possono essere presenti.

Dall’attività di ricerca avviata nel 2006 emerse l’importanza dello studio del comportamento della CO2, in condizioni di stoccaggio geologico, e in particolare l’opportunità di indagarne gli aspetti termodinamici e cinetici. Tali aspetti sono importanti per la modellazione numerica fluidodinamica e geochimica nelle condizioni di serbatoio, che è l’unico strumento attualmente disponibile per elaborare degli scenari evolutivi a lungo termine (500-1000 anni). Nel 2007 è stato progettato un laboratorio di prova idoneo a fornire dati sperimentali e sono state individuate le attrezzature; nel 2008 è stata allestita la facility di laboratorio. L’apparecchiatura selezionata è in grado non solo di fornire dati termodinamici sul sistema di stoccaggio, ma anche sul degrado dei materiali che costituiscono i pozzi d’iniezione (casing e rivestimenti in cemento), fornendoquindi un contributo anche sugli aspetti di sicurezza del processo. I reattori di prova sono dotati di un sistema di agitazione del fluido di processo, (CO2, soluzione salina e minerali) e sono in grado di operare a temperature massime di 160°C e pressioni di esercizio di 120bar, condizioni che consentono disimulare le condizioni “di pozzo” e di eseguire test accelerati. Dal 2009 si sono svolti test in grado di simulare le condizioni reali. I risultati hanno consentito un primo studio degli aspetti termodinamici (all’equilibrio) che caratterizzano il processo di stoccaggio geologico della CO2. I dati sperimentali sino ad ora raccolti hanno permesso di determinare i parametri termodinamici e cinetici in funzione di diversi fattori quali: i minerali d’interesse (olivina, calcite e dolomite, miche); la soluzione salina (NaCl e KCl); temperature tra 60 e 160°C; pressioni tra 100 e 110 bar e tempi di contatto tra 10 e 45 giorni. Le diverse fasi raccolte (solido e liquido) sono state sottoposte ad analisi chimiche qualitative e quantitative per individuare le diverse specie e/o fasi presenti e la loro concentrazione. Inoltre sono state eseguite analisi strumentali con l’impiego di XRD e SEM, accoppiatoa misure EDS. I dati acquisiti hanno mostrato diversi comportamenti da parte dei minerali testati; in particolare si è riscontrata l’assenza d’interazione delle miche mentre il carbonato mostra un’alterazione superficiale, e l’olivina ha mostrato un comportamento influenzato dalla temperatura di esercizio. I test hanno inoltreevidenziato che per temperature di esercizio inferiori a 100°C l’olivina presenta una risposta all’ambiente di reazione molto variabile.

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