Una potenziale soluzione per affrontare il cambiamento climatico è immagazzinare in modo sicuro l'anidride carbonica nel sottosuolo in serbatoi da cui è stato precedentemente estratto il petrolio, un approccio noto come sequestro del carbonio. Questo è costoso, ma i costi possono essere ridotti estraendo l'olio residuo da questi giacimenti contemporaneamente all'introduzione dell'anidride carbonica. Però, è stato difficile individuare i siti più idonei per trattenere a lungo l'anidride carbonica e per massimizzare il recupero di petrolio.

La ricerca dell'International Institute for Carbon Neutral Energy Research (I2CNER) presso l'Università giapponese di Kyushu ha ora sviluppato un metodo per simulare una miscela di petrolio ad alta pressione, diossido di carbonio, e l'acqua sotterranea e la misura in cui permea la roccia, sulla base di immagini della struttura rocciosa prese a livello microscopico. Questo approccio dovrebbe aiutare a identificare i siti appropriati per l'applicazione di questa tecnologia, aumentando così la quantità di anidride carbonica che può essere sequestrata e contribuendo a contrastare il cambiamento climatico.

Per il sequestro del carbonio nei siti di giacimenti di olio esausto, l'anidride carbonica viene iniettata a una pressione così elevata da assumere una forma simile a un fluido chiamata fluido supercritico. Ci sono quindi tre "fluidi":anidride carbonica, acqua, e olio, in questi siti sotterranei, quindi è difficile modellare il loro comportamento complesso. Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato un modello chiamato modello reticolare-Boltzmann trifase per prevedere cosa accadrà a questi liquidi durante il sequestro del carbonio, considerando fattori come le dimensioni e le forme dei "pori" vuoti all'interno della roccia e i livelli di saturazione di questi fluidi nella roccia. Questo approccio fornisce inoltre la permeabilità relativa trifase delle rocce naturali, sebbene le misurazioni di laboratorio di questo siano estremamente complicate, costoso, e richiede tempo.

"Nel sequestro del carbonio, possiamo reindirizzare l'anidride carbonica dai siti di maggiore produzione come le centrali elettriche ai serbatoi sotterranei, dove dovrebbe rimanere per migliaia di anni, " Il coautore dello studio Takeshi Tsuji dice. "Il nostro metodo può dirci quali siti di stoccaggio sarebbero i migliori per questo. Lo fa rivelando quanta anidride carbonica e petrolio passeranno attraverso la roccia in un particolare sito".

Tsuji e l'autore Fei Jiang hanno confermato l'accuratezza di questo metodo testandolo con un'immagine 3D della microstruttura dell'arenaria. La simulazione ha comportato l'impostazione delle condizioni iniziali con olio e acqua presenti a diversi livelli nella roccia, seguita dall'iniezione di anidride carbonica ad alta pressione, dopodiché sono state previste le variazioni nelle distribuzioni di queste tre componenti. Studi precedenti non sono stati in grado di eseguire tale simulazione del flusso di fluido trifase in arenaria naturale 3D; quindi questa simulazione di successo nella roccia naturale è un risultato entusiasmante.

"L'accuratezza dei risultati del nostro metodo è molto importante, " Dice Jiang. "Se i praticanti del sequestro del carbonio fanno calcoli sbagliati e scelgono siti inappropriati, l'anidride carbonica non può passare attraverso la roccia, e fratture potrebbero apparire nella roccia dopo l'iniezione ad alta pressione, che potrebbero portare a pericolose emissioni in superficie o innescare terremoti".

Migliorando l'efficienza dell'estrazione del petrolio e aumentando così la redditività di questa forma di sequestro del carbonio, questo metodo dovrebbe consentire di realizzare più ampiamente questa forma di cattura del carbonio.

L'articolo "Stima della permeabilità relativa trifase simulando la fluidodinamica direttamente su immagini di microstruttura roccia" è stato pubblicato su Ricerca sulle risorse idriche .