להחזיר את גזי החממה לאדמה

באחרונה נערך בטכניון מפגש של משתתפי פרויקט המחקר “מוסטנג”, הממומן ע”י האיחוד האירופי, והמנוהל על ידי אוניברסיטת אופסלה בשוודיה, לקראת ניסוי שטח של החדרת דו תחמוצת פחמן לאחת מבארות הנפט הנטושות בחלץ

נכתב על ידי אבי בליזובסקי עבור מגזין הטכניון.

כולנו חשים בהתחממות כדור הארץ, הנובעת מעליית ריכוזם של גזי החממה ובראשם דו תחמוצת הפחמן, מתאן וגזים אחרים. במקומות רבים בעולם, בעקבות הסכמים בינלאומיים כדוגמת הסכם קיוטו מלפני כעשור, מטילות הממשלות מגבלות על פליטת הפחמן וקובעת להן מכסות.

באופן כללי מערכת המכסות פועלת כך: כל חברה המבקשת להגדיל בדרך כלשהי את תכולת הפחמן באטמוספירה נאלצת לשלם על כך מסים. אלה אמורים לעבור לגופים המפתחים אנרגיה נקיה. לעומת זאת ניתן לחברות המייצרות נפט או שורפות אותו לצורך ייצור חשמל לקזז מסים אלה באם הן מפחיתות את פליטות הפחמן שלהן בדרכים אחרות.

אחת הדרכים, שהחלו בהן חברות כדוגמת סטאטאויל הנורווגית כבר לפני 16 שנים היא תפיסת דו תחמוצת הפחמן מהארובה, לפני פליטת החומרים לאטמוספירה, קירורה והפיכתה לנוזל ולבסוף – החדרתה בחזרה לבאר נפט או גז שכבר סיימה את חייה, כדי שהגז המזיק יישאר בה לדורי דורות ולא יתרום להתחממות כדור הארץ.

ואולם, השאלה המתבקשת היא מי ערב שהגז לא ידלוף בחזרה לאטמוספירה ואז למעשה לא הרווחנו דבר. לשם כך נדרש מחקר מדעי וטכנולוגי של גיאולוגים מומחים למאגרים תת קרקעיים ולהידרולוגיה (במקרה הזה מדובר אמנם בגז מנוזל ולא במים, אך חלק מהתכונות די דומות). “מוסטנג” הוא פרויקט אינטגרטיבי שהחל ב-1 ביוני 2009 ותוכנן להימשך ארבע שנים במימון התוכנית השביעית למו”פ של האיחוד האירופי (FP7).

קונסצריום “מוסטנג” כולל 19 מוסדות ובהן אוניברסיטאות, מכוני מחקר וחברות בגדלים שונים משבדיה, אנגליה, סקוטלנד, ספרד, רומניה, גרמניה, וישראל. השותפים הישראליים הם הטכניון, המכון הגיאופיזי, חברת לפידות וחברת EWRE. המטרות האסטרטגיות של הקונסורציום הן פיתוח קווים מנחים, שיטות וכלים לאפיון אקוויפרים עמוקים ומליחים לצורך אגירה ארוכת טווח של דו תחמוצת הפחמן על בסיס ידע מדעי מוצק של התהליכים הקריטיים המתלווים לתהליכים כאלה.
מטרות הפרויקט הן לשפר ולפתח את טכנולוגיות התכנון, הניטור והאימות כך שיתאימו במיוחד לאגירה של CO2 בתת-הקרקע, לקביעה אמינה של התכונות הפיסיקליות והכימיות של האתר, ולאפשר זמני תגובה קצרים בגילוי וניטור פלומות ה-CO2בתוך המאגר התת קרקעי ששימש קודם לנפט ולגז או למאגר המכיל מים מליחים. המחקר כולל פיתוח טכנולוגיות שיאפשרו זיהוי דליפות אם תהיינה כאלה במהלך שלבי החדרת ה-CO2למאגר התת-קרקעי ואיחסונו.

המטרה השניה היא לשפר את ההבנה של התהליכים הרלוונטיים של אגירת ה-C02בדרכים של מחקר תיאורטי, ניסויים במעבדה, מחקרים בטבע ומחקרים באמצעות ניסויים בשטח כדוגמת החדרת הגז שאמורה להתבצע בחלץ. פרויקט זה מתבצע במקביל לפרויקט דומה בקצין שליד ברלין.

דר’ יעקב בן שבת – מנכ”ל חברת EWREמחיפה: “הקבוצה עובדת על תכנון הניסוי הכולל פתיחה של קידוח קיים – חלץ 18- וקדיחת קידוח חדש במרחק מסוים מהקידוח הזה שייקבע כחלק מהתכנון ואשר נועד לשמש לצורכי מעקב וניטור. מה שמיוחד בניסוי הוא שאנו נתקין בו טכנולוגיות חדשות לפיקוח ומעקב, כגון נטילת דגימות נוזלים מהעומק, התקנת חיישני טמפרטורה ולחץ וכן סיבים אופטיים המאפשרים מדידות רציפות של פרמטרים רלוונטיים להתנהגות של ה-CO2.

המטרה של הניסוי היא לקבוע פרמטרים של לכידה כגון דרגת ההמסה של ה–CO2, הלכידה הקפילרית – לכידה בנקבובים קטנים של הסלע. בנוסף לזה אנחנו גם נבצע ניסוי של זרימה מכוונת – כלומר החדרה בקידוח ההחדרה ושאיבה בקידוח התצפית כדי לכוון את הניסוי באמצעים הידראוליים. מדובר בניסוי מורכב כי הוא מתבצע בעומק רב של 1,600 מטר, והמטרה היא להציב חיישנים שיגלו אם יש דליפות בזמן הניסוי בשכבה הנמצאת מעל שכבת המטרה שבינה לבין שכבה זו מפריד סלע אטום בעובי כ-40 מטרים.

בשלב ראשון אנחנו מתכננים להחדיר אלף עד אלפיים טון של C02, זה מה שהמימון מאפשר לנו בשלב זה. המטרה האחרונה של הניסוי היא לייצר בסיס נתונים רחב ושלם שבאמצעותו ניתן יהיה לכייל מודלים של חיזוי שהם חלק בלתי נפרד מהטכנולוגיה הזו.”

פרופ’ יעקב בר מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון עומד בראש צוות חוקרים שתפקידם לפתח את המודלים שיאפשרו תכנון פרויקטי החדרה של 2COלשכבות גיאולוגיות עמוקות המכילות תמלחות: “מודלים אלה יאפשרו תכנון פרויקטי החדרה בתנאים שונים, חיזוי התפשטות ה 2COבשכבות הגיאולוגיות, תהליכים גיאוכימיים וכן אפשרות של דליפת הגז חזרה לפני הקרקע. מידע זה דרוש לשם הערכת סיכונים, אם ישנם, והעברת המידע לגופים מקבלי ההחלטות. גם בארץ קיים הצורך בסילוק ה 2COהנפלט מארובות תחנות הכוח ומפעלי המלט, שהם יצרנים גדולים של CO2 . חשוב שהידע הנוצר במחקר הזה, במימון הקהילה האירופית, יעניין גם גופים בארץ כגון המשרד להגנת הסביבה, משרד התשתיות, חברת החשמל ואחרים. באירופה ובארה”ב מתקיימת פעילות רבה בנושא—מחקרית ויישומית. זו תעשייה ענקית שתלך ותגדל וישראל צריכה להשתתף בה.”

סנדיפ שארמה, מהנדס מאגרי נפט, המנהל פרויקט החדרת CO2באוטוואי במסגרת האירגון CO2CRC (אוסטרליה) :”הניסוי באוסטרליה היה פורץ דרך בכך שהצלחנו להבין באמצעותו סוגיות של חקיקה. מסתבר שהיו חפיפות וסתירות בין שני חוקים והיה צורך ליצור חקיקה חדשה המתמקדת בהחדרת CO2. בנוסף, בביצוע פרויקט אמיתי יש צורך לדון עם חברי הקהילה, החוששים למשל מדליפה. הפרויקט שלנו היה באיזור חקלאי בו מיוצר חלב, והיה חשש שמא דליפת CO2מהמכרה תפגע בדרך כלשהי בחלב או בגבינה המיוצרים שם. ואולם שיתוף הפעולה עם הקהילה הוא חשוב משום שקשה להשיג משהו בלי תמיכה.

למדנו גם על בעיות טכניות וכן על גורלה של פלומת הגז המתפשטת בתוך המאגר. מכיוון שזהו תחום הנמצא בחיתוליו חשוב לפתח את המודלים התיאורטיים ולבצע מדידות בזמן אמת כדי לאמת אותם ולכייל אותם, משום שהמודלים אמורים גם לתת לנו יכולת חיזוי על מה שיקרה בעוד 100 ו-200 שנה ולכן חשוב שתהיה עקביות בין תוצאות הניטור לבין המודל, דבר שייתן בטחון שהמודל יצביע נכון על העתיד.”

מי שכבר עושה זאת בפועל בשטח במספר אתרי קידוח נפט ו/או גז טבעי היא חברת סטטאויל מנורווגיה. תור אנדראס טורפ, מהנדס בכיר ואחראי על תחום החדרת ה-CO2מזה כ-16 שנה בבאר של החברה בים הצפוני. הוא מספר מנסיונו: “ככל שאנו מפעילים יותר את הפרויקט, כך הדבר דומה לניהול נורמאלי של מאגר נפט וגז. תת הקרקע תמיד שונה ממה שאתה מצפה, אבל עם הניסיון שלנו והדרכים השונות תמיד ניתן לעשות זאת בדרך בטוחה. יש לזכור שאנחנו מחדירים לתת הקרקע CO2והוא שונה מגז טבעי, אבל רבים מהמאפיינים שלו דומים להחדרת גז טבעי או מים, לדוגמה כאשר הדבר מגיע להתפשטות הפלומה בתת הקרקע. למעשה מדובר באותם חוקים פיזיקליים הפועלים בעת שאיבת הנפט רק בכיוון ההפוך.

“יש לנו כבר שלושה אתרים להשוואה ביניהם – סליפנר (Sleipner) שבלב הים הצפוני סמוך לגבול הימי בין נורווגיה לבריטניה, אין-סאלה (In Salah) שבלב מדבר סהארה באלג’יריה (ביחד עםBPוחברת הנפט האלג’יראית סונאטראק) ובסנוביט (Snohvit) בגבול עם ים ברנט בחוף הצפון מערבי של נורווגיה. בעוד בסלפמר באר הנפט רדודה – רק 800 מטרים מתחת לקרקעית הים ויש בה זרימה מהירה, באין-סאלה מדובר בבאר ביבשה, בעומק של 2,100 מטרים, ושם בשל העומק ובשל העובדה שמדובר בקרקע שעלתה מעומק רב יותר משום שפעם היה שם הר, הזרימה איטית מאוד, ואילו בסנוויט, בעומק של 2,600 מטר ובהם 350 מטרים מתחת לקרקעית הים, גם שם הזרימה איטית, ניתן ללמוד על שלוש סביבות גיאלוגיות שונות.

אנו מחדירים גז שרובו (96%-98%) הם דו תחמוצת הפחמן והשאר מתאן. הגז מופק מתוך הגז הטבעי שאנו שואבים ומוכרים. מכיוון שזהו קידוח מסחרי אנו מבצעים את המחקר על גבי התפעול המסחרי, דבר שלא תמיד אפשרי משום שהייצור נמצא בעדיפות עליונה.”

“תמיד נעזרנו, גם עוד לפני פרויקט מוסטנג, בשותפי מחקר בינלאומיים משתי סיבות: ראשית, הדבר מביא מומחים מרקעים שונים, וכאשר כמה מומחים מדיסציפלינות שונות מטפלים באותה בעיה, הסיכוי שהתוצאות שלנו יתקבלו כאמינות תגדלנה. הסיבה השניה היא שיפור האמינות שלנו, שכידוע אמינותן של חברות הנפט והגז בכל הקשור לנושאים סביבתיים איננה מהמשופרות, ולפיכך עדיף להסתמך על מומחים מבחוץ ולהגיע לקונצנזוס באשר לפרשנות המדעית של הממצאים.”

“הטכנולוגיה אולי דומה, אבל הגיאולוגיה שונה ממקום למקום ולכן חשוב לנו ללמוד על יותר ויותר סביבות וזו הסיבה שהשתתפנו במחקר בקצין שבגרמניה ושאנו שותפים גם במחקרים בחלץ ומצפים לראות כיצד יתנהג גז דו תחמוצת הפחמן בגיאולוגיה של ישראל.”

מדלית הורטון (( Horton Medal שהוא פרס המוענק ע”י האיחוד הגיאופיזי האמריקני American Geophysical Union)) לשנת 2010 הוענק בטקס שהתקיים לאחרונה בסן-פרנציסקו, קליפורניה, לפרופ’ יעקב בר מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון. הפרס היוקרתי הוענק לפרופ’ יעקב בר על השגיו בתחום ההידרולוגיה.

פרופ’ יעקב בר הופתע במהלך אירוע הפתיחה של מפגש החוקרים המשתתפים בפרויקט “מוסטנג” לקבל עוגה וברכות לרגל זכייתו במדלית הורטון. המדליה ניתנת על ידי האיחוד הגיאופיזי האמריקני (American Geophysical Union (AGUלאדם אחד לכל היותר בשנה עבור תרומה יוצאת דופן בתחום ההידרולוגיה.”