Mikroverdenen mellom sement og korroderte rør

Lagring av karbondioksid (CO2) i geologiske formasjoner er et alternativ som kan bidra til å redusere utslipp av CO2. Vellykket lagring av CO2 i geologiske formasjoner stiller krav til trygg lagring over lang tid, med liten lekkasje av CO2. I Europa er et vanlig krav at et lagringssted skal være trygt i 10.000 år. Dette stiller naturlig nok krav til teoretiske verktøy som kan simulere og anslå stabiliteten til formasjonene CO2 lagres i.

På Utsira, i Sleipner-feltet i Nordsjøen, har CO2 lagring pågått siden 1996. I nærheten av injeksjonspunktet for CO2 vil pH-verdien være lav. På Utsira er pH-verdien ved injeksjonspunktet rundt 3.

På et mikroskopisk nivå vil det aldri være direkte kontakt mellom sement og metall ved sementeringen av en injeksjonsbrønn. I disse små gapene kan sure ioner trenge inn, noe som kan føre tiløkt korrosjon og erosjon av metall og sement. Dette kan i verste fall, på lang sikt, føre til lekkasje av CO2 mellom sement og korrodert rør.

Oljebransjen er ikke den eneste som står overfor problem skapt av korrosjon og erosjon av metall og sement. Byggebransjen har også de samme utfordringene. Et godt lokalt eksempel er Realfagsbygget (UiB), der sementbiter begynte å falle av fra armeringsjernet, som er rustet på tilsvarende måte som rust på injeksjonsrør.

Ved hjelp av molekyldynamiske simuleringer har Sara Sjöblom i denne ph.d.-avhandlingen studert ulike representasjoner av systemer med kalsitt, hematitt, vann og karbondioksid, der kalsitt og hematitt representerer henholdsvis sement (oksydert av karbondioksid) og rust. I avhandlingen undersøkes strukturer og egenskaper av vann og CO2 adsorbert på kalsitt- og hematittoverflater.

Personalia:

Sara Sjöblom, født 18.03.81 i Åbo (Finland). Mastergrad i teoretisk fysikk fra NTNU 2007 med masteroppgaven Matter production in Quantum Field Theory with time-dependent parameters.