Jo vuosikymmenien ajan maaöljyä on käytetty lämmitysenergian lähteenä ja jalostettu ajoneuvojen polttoaineeksi.
Juoksevaa hiilivetyjen seosta esiintyy muun muassa Pohjanmeren alueella. Siellä öljynporauslautat ovat pumpanneet melkein mustaa nestettä miljoonia kuutiometrejä. Öljyn tuotanto- ja jakeluketjussa sekä poltossa on päässyt – ja pääsee yhä – ilmakehään valtavasti hiilidioksidia.
Pohjanmerellä on paljon käytöstä poistettuja öljynporauslauttoja. Entiset saastuttajat halutaan saada suojelemaan ilmaa ja ilmastoa. Niiden avulla voidaan varastoida hiilidioksidia merenpohjan vanhoihin öljylähteisiin.
Pian hiilidioksidilastissa olevat alukset ottavat kurssin kohti Nini-nimistä öljykenttää, joka sijaitsee Pohjanmerellä Tanskan talousvyöhykkeellä. Tarkoituksena on testata menetelmää. Jos kaikki sujuu suunnitelmien mukaan, yksi kaikkien aikojen suurimmista hiilidioksidinvarastointihankkeista voi toteutua.
Kaasu talteen päästöpaikalla
Monissa maissa pyritään määrätietoisesti vähentämään fossiilisten polttoaineiden käyttöä ja samalla pienentämään hiilidioksidipäästöjä. Uusiutuvilla energialähteillä yritetään ratkaista se ilmasto-ongelma, jonka ilmakehän yhä kasvava hiilidioksidimäärä aiheuttaa.
Jotta ilmastonmuutos ei johda luonnon ja elinolosuhteiden mullistumiseen, ihmiskunnan pitää mieluiten estää ilman hiilidioksidipitoisuutta kasvamasta.
Ongelmaan etsitään myös teknisiä ratkaisuja. Tutkimuskohteena ovat muun muassa laitokset, jotka poistavat hiilidioksidia ilmasta. Esimerkiksi Islannissa energiayhtiö Climeworks on kehittänyt järjestelmän, joka puhdistaa ilmaa hiilidioksidista suodattamalla.
Climeworks-yhtiön Islantiin perustama koelaitos Orca suodattaa ilmasta hiilidioksidia. Siitä poistuva ilma on puhtaampaa.
Project Greensand -hanke, jossa tutkitaan mahdollisuuksia varastoida hiilidioksidia vanhoihin öljylähteisiin, tähtää siihen, että hiilidioksidi otetaan talteen jo ennen kuin se pääsee ilmakehään. Menetelmää testaavat Antwerpenissa Belgiassa toimivat kemiantehtaat.
Kasvihuonekaasu johdetaan säiliöön
1: Kaasu ja neste kohtaavat
Esimerkiksi tehtaan runsaasti hiilidioksidia sisältävä 40-asteinen savu (musta) johdetaan emäksiseen nesteeseen (valkoinen), joka sitoo hiilidioksidia (keltainen).
2: Hiilidioksidi irtoaa
Kun nesteen (keltainen) lämpötila nostetaan 105 asteeseen, hiilidioksidi vapautuu. Kaasu poistetaan, ja emäksinen neste (valkoinen) kierrätetään.
3: Hiilidioksidi kerätään
Hiilidioksidi johdetaan säiliöön. Kaasua voidaan varastoida ja kuljettaa nesteytettynä. Paineistettu neste pumpataan Pohjanmerellä vanhaan öljylähteeseen.
Hiilidioksidi varastoidaan painesäiliöihin nesteytettynä – ikään kuin se olisi tavallista nestekaasua. Nesteytettyä hiilidioksidia ei kuitenkaan jätetä säiliöihin.
Varastot tyhjennetään sinne, mistä ennen otettiin öljyä, eli merenpohjaan.
Öljykenttä Siriin voidaan upottaa jopa 30 miljoonaa tonnia hiilidioksidia vuodessa. Määrä on yli puolet Suomen vuotuisista hiilidioksidipäästöistä.
Vanhat öljylähteet sopivat itse asiassa erinomaisesti hiilidioksidin varastoimiseen. Ennen kuin öljyesiintymät otettiin käyttöön, ne olivat luonnollisia hiilivarastoja, jotka eivät yleensä vuotaneet.
Öljykentistä voi tulla uudestaan geologisia säiliöitä.
Täydellisiä sijoituspaikkoja
Maaöljy on syntynyt hitaasti muinaisista eliöistä suuressa paineessa ja korkeassa lämpötilassa. Monet öljyesiintymät ovat peräisin yli 100 vuoden takaa liitu- ja jurakausilta.
Sedimentin alle jääneistä kasveista ja eläimistä muodostunut öljy sijaitsee huokoisissa kivissä ja onkaloissa. On olemassa kenttiä, joissa öljy nousee omalla paineellaan maanpinnalle, ja kenttiä, joissa öljy pitää pumpata ylös.
Yleensä öljylähteeseen porataan maankuoren läpäisevä reikä. Merenpohjan esiintymiä hyödynnettäessä porausaukon pituus voi olla monta kilometriä.
Kun öljynporauslauttaa eli -tornia ei enää tarvita, se on ollut tapana romuttaa.
Viimeaikaisten tutkimusten mukaan ainakin osaa käytöstä poistetuista lautoista voidaan käyttää uudelleen varastoitaessa hiilidioksidia merenpohjaan.
Kiviaines kapseloi kaasun
INEOS-yhtiön Antwerpenin tehtaat tuottavat muun muassa eteenioksidia, jota esiintyy esimerkiksi puhdistus- ja liuotinaineissa sekä muoveissa.
INEOS osallistuu Project Greensand -pilottihankkeeseen, jossa selvitetään mahdollisuuksia varastoida hiilidioksidia entisten öljynporauslauttojen avulla.
Kemiantehtaat säilyttävät talteen ottamaansa hiilidioksidia merikonttien kokoisissa kylmä- ja painesäiliöissä.
Erikoisvalmisteinen kuljetusalus siirtää säiliöt Belgiasta Pohjanmeren Nini-kentälle. Pilottihankkeessa vanha Nini West -niminen porauslautta syöttää hiilidioksidia tyhjään öljylähteeseen.
Paineistettua hiilidioksidia kuljettavan säiliöaluksen määränpää on öljynporauslautta, joka tyhjentää säiliöt Pohjanmeren vanhaan öljylähteeseen.
Tulevaisuudessa voidaan porata lisää hiilidioksidivarastoja ja varustaa vanhoja porauslauttoja uusilla siirtoputkilla. Tarve arvioidaan tapauskohtaisesti. Todennäköisesti ainakin osa alkuperäisistä öljyputkista on vaihdettava hiilidioksidin upotusta varten riskien minimoimiseksi.
Kun hiilidioksidin varastointi vaatii uusia reikiä, vanhojen, tyhjien öljyputkien kautta voidaan laskea antureita, jotka tarkkailevat hiilidioksidin vaikutusta tyhjään öljylähteeseen ja sen ympäristöön.
Varastoidun hiilidioksidin pitäisi periaatteessa pysyä merenpohjassa ikuisesti. Siksi halutaan valvoa, vaihtaako kaasu paikkaa eli liikkuuko se kallioperässä huokosten ja rakojen kautta.
Porauslautta hautaa hiilidioksidia
Pohjanmerellä tutkitaan Nini West -porauslautan avulla mahdollisuuksia varastoida hiilidioksidia merenpohjaan. Liikkuva lautta kiinnittyy vanhaan poraustorniin, jonka kautta kaasu syötetään vanhaan öljylähteeseen.
1: Aluksessa nesteytettyä kaasua
Erikoisvalmisteisen säiliöaluksen (keltainen) kuljettama nestemäinen hiilidioksidi siirretään liikkuvaan lauttaan (sininen), joka on kiinnittynyt kiinteään poraustorniin (punainen).
2: Neste uuteen putkeen
Nestemäinen hiilidioksidi voi vahingoittaa vanhan poraustornin (punainen) putkea. Siksi liikkuvasta lautasta (sininen) työnnetään ohut metalliputki vanhaan putkeen. Hiilidioksidi upotetaan sisäputkea pitkin.
3: Eristeenä savikerros
Hiilidioksidi (keltainen) varastoidaan merenpohjassa 1 800 metrin syvyyteen. Nestemäinen kaasu leviää huokoisen kallioperän (vaaleanruskea) onteloihin ja rakoihin. Päällä oleva savikerros (tummanruskea) pysäyttää hiilidioksidin.
Erilaisilla merenpohjaan sijoitettavilla mittauslaitteilla voidaan seurata esimerkiksi veden hiilidioksidipitoisuutta mahdollisten vuotojen varalta ja varastoon vaikuttavaa seismistä aktiivisuutta.
Hiilidioksidia on tarkoitus alkaa upottaa merenpohjaan vuonna 2025. Vuoden 2030 jälkeen Ninin ja sen lähellä – niin ikään Tanskan vyöhykkeellä – sijaitsevan Siri-nimisen Pohjanmeren öljykentän uumeniin aiotaan varastoida vuosittain 4–8 miljoonaa tonnia hiilidioksidia. Toteutuessaan Project Greensand -hanke vastaa 40:tä prosenttia niistä päästövähennystavoitteista, jotka Tanska yrittää saavuttaa vuoteen 2030 mennessä.
Geologisten tutkimusten mukaan Sirin alueelle on mahdollista varastoida jopa 30 miljoonaa tonnia hiilidioksidia vuodessa. Määrä on yli puolet Suomen vuotuisista hiilidioksidipäästöistä.
”Varastointi voi antaa lisää aikaa uuden hiilineutraalin tekniikan kehittämiseen.” Euroopan unionin raportti
Koevaiheessa käytetään alusta, johon mahtuu 40 säiliöllistä eli 800 tonnia nesteytettyä hiilidioksidia. Kuljetuskapasiteetti on tarkoitus nostaa 20 000 tonniin. Pitkän aikavälin tavoitteena on viedä joka päivä täysi lasti Sirin alueelle purettavaksi.
Nini näyttää tietä
Jos Pohjanmerellä aletaan varastoida hiilidioksidia vanhoihin öljylähteisiin suuressa mittakaavassa, voidaan saada lisää aikaa uuden hiilineutraalin tekniikan kehittämiseen. Päästöjen vähentäminenhän ei välttämättä edisty tarpeeksi nopeasti.
Asiantuntija-arvioiden mukaan hiilidioksidi pysyy merenpohjassa tuhansia vuosia, sillä vuotojen riski on pieni. Hiilidioksidi ei karkaa kallioperästä mereen tai ilmakehään sen helpommin kuin maakaasukaan.
Jos Project Greensand -pilottihanke lunastaa odotukset, hiiltä voidaan poistaa kierrosta merkittäviä määriä. Sadoilla vanhoilla maaöljy- ja maakaasukentillä on yhä kalustoa, jolla hiilidioksidia voidaan upottaa kallioperän uumeniin nimenomaan fossiilisten polttoaineiden käytön kiihdyttämän ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi.
Kaikkien maiden hiilidioksidipäästöt ovat yhteensä noin 40 gigatonnia vuodessa. Brittitutkijoiden vuonna 2022 esittämän arvion mukaan Pohjanmeren öljykentille on mahdollista varastoida hiilidioksidia kaikkiaan 11-kertainen määrä: 440 gigatonnia.
Hiilidioksidin geologisesta varastoinnista maa- ja merialueille voi olla paljon apua, kun maapallon keskilämpötilan nousua hillitään. Ilmastontutkijoiden laskelmista käy ilmi, että lämpeneminen jäisi alle kahteen asteeseen, kun vuoteen 2100 mennessä varastoitaisiin 2 700 gigatonnia hiilidioksidia. Pariisin vuoden 2015 ilmastosopimuksen mukaan ensisijainen tavoite on estää yli 1,5 asteen nousu.
Seuraavien 5–10 vuoden aikana selviää, tuleeko Pohjanmerestä iso hiilidioksidivarasto. Jos pilottihanke johtaa laajamittaiseen varastointiin, öljyn- ja kaasunporausala voi päästä uudistamaan imagonsa ympäristönsaastuttajasta ilmastonsuojelijaksi. Ja jo tehtävänsä tehnyt kalusto saa toisen mahdollisuuden.