O armazenamento de carbono em aqüíferos salinos profundos tornou -se uma parte importante dos planos para descarbonizar o sistema de energia. Normalmente, os aqüíferos são compostos por uma rocha porosa e permeável contendo água de formação. Como dióxido de carbono (CO2) é injetado em um aqüífero, alguns deles migram para altos topográficos dentro do aqüífero, enquanto outros são retidos nos espaços de poros da rocha pelas forças capilares. Isso leva a zonas de rocha porosa, onde os espaços de poros individuais contêm CO capilares CO2.
No Instituto de energia e fluxos ambientais em CambridgeDesenvolvemos um novo experimento de laboratório que modela a dissolução do CO capilares2. Este é um experimento analógico, no qual uma mistura de contas de vidro e água salina é usada para formar um meio poroso em camadas em uma fina célula de Hele-Shaw, análoga à rocha porosa no aqüífero. No laboratório, um pouco de sal em pó é adicionado ao pacote de contas: durante um experimento, o sal em pó é progressivamente dissolvido pela água na célula, assim como o CO2 é dissolvido pela água do aqüífero no campo. O uso desse experimento analógico nos permite observar o fluxo convectivo que se desenvolve no sistema de laboratório e depois modele o fluxo que se desenvolve no aqüífero, em grande profundidade e em escalas de tempo muito mais longas.
O experimento indica que a água do poro ao redor do CO preso2 rapidamente fica saturado em CO2. Uma vez saturado, a densidade desta água excede a da água da formação de fundo. Isso leva à instabilidade convectiva da água no aqüífero, com dedos de água densa e saturada descendo em direção à base do aqüífero e dedos de água flutuante e insaturada que se eleva na região com CO preso2. Este fluxo convectivo controla a dissolução do CO2 no aqüífero.
Desenvolvemos um novo modelo do movimento do dedo e do processo de dissolução não linear. Este modelo está em bom acordo com os experimentos e prevê a quantidade máxima de CO preso2 que pode ser dissolvido no aqüífero, bem como o tempo exigido pela dissolução.
