Koldioxid är en viktig del av vår atmosfär, men industriell och kommersiell verksamhet under de senaste 150 åren har sett koldioxidutsläppen stiga till problematiska nivåer. EU-finansierad forskning undersöker hur man kan fånga upp gasen vid källan och säkert lagra den djupt under havet.

Inför ökande halter av koldioxid i vår atmosfär och hav, forskare utvecklar on- och offshore system för avskiljning och lagring av koldioxid (CCS) som en potentiell lösning på problemet. Ytterligare forskning behövs fortfarande, dock, att säkerställa säkerheten för ny teknik som fångar upp och permanent lagrar industriella utsläpp i havsbotten.

Denna process är föremål för ett multidisciplinärt EU-finansierat projekt, som tittar på nya tillvägagångssätt, metoder och verktyg för att säkerställa säker drift av CCS-anläggningar till havs – ofta befintliga olje- och gasreservoarer som inte är ekonomiskt lönsamma. STEMM-CCS-projektet syftar till att utveckla tillvägagångssätt som kommer att identifiera lämpliga marina lagringsplatser och övervaka dem effektivt, öka allmänhetens förtroende för CCS som ett genomförbart alternativ för att minska koldioxidutsläppen i atmosfären och haven.

Forskargruppen, ledd av forskare i Storbritannien, har publicerat en artikel i Journal of Geophysical Research:Oceans , där de beskriver kostnadseffektiva sätt att upptäcka källan till läckor från lagringsplatser som sipprar genom havsbotten. Sådana läckor kan vara skadliga för människor och den marina miljön, men övervakningsoperationer kan vara kostsamma.

I sin rapport, Guttorm Alendal från universitetet i Bergen kombinerar Bayes teorem och "footprint predictions" för att föreslå tre strategier för att bestämma sökvägarna för autonoma undervattensfordon som bär sensorer.

Spåra läckor snabbt, effektivt och självständigt

Att spåra källan till en läcka beror till stor del på lokala oceaniska och atmosfäriska förhållanden. Miljöförändringar såsom förändringar i fauna eller förhöjda koncentrationer av lösta gaser kan användas som indikatorer på havsgasutsläpp, men variation i havsdynamik – lokal topografi och varierande strömriktningar orsakade av tidvattenvariationer, till exempel – skapa utmaningar för autonoma fordon.

Sådana fordon kan göra omedelbara mätningar för att identifiera källan till gasläckor:varje mätning uppdaterar fartygets sannolikhetsfält och informerar sitt beslut om var i det angivna sökområdet att undersöka nästa. Att skapa en sannolikhetskarta baserad på Bayes teorem kan peka fordonet på den mest kostnadseffektiva vägen för att spåra uppkomsten av läckan.

STEMM-CCS (Strategies for Environmental Monitoring of Marine Carbon Capture and Storage) kommer att genomföra ett antal forskningskryssningar på en potentiell CCS-plats i Nordsjön, där forskare kommer att släppa ut CO2 under havsbotten och spåra dess väg till havsbotten och in i vattenpelaren. Genom att använda en kombination av befintlig teknik och deras egna nya sensorer och tekniker för att undersöka grundförhållanden, strukturer under havsbotten och vätskebanor, Teamet strävar efter att generera en betydande mängd kunskap för att stödja rekommendationer för framtida bästa praxis.