Vid första ögonkastet, det låter nästan galet. Kan vi verkligen ta koldioxidutsläpp från en industrianläggning och lagra dem under jord? Att få reda på, forskning pågår för närvarande för att testa om en sådan idé inte bara är genomförbar utan säker, och bevisa det för allmänheten.

Detta tillvägagångssätt är känt som carbon capture and storage (CCS) och det har funnits i decennier men har aldrig riktigt tagit fart. I sina senaste rapporter, dock, FN:s mellanstatliga panel för klimatförändringar (IPCC) sa att CCS kan ha en nyckelroll att spela om vi ska nå våra klimatmål under de kommande åren.

Om allt görs rätt, tecknen är lovande. Studier har visat att CO2 säkert kan lagras under jord, som på djupet, porösa bergformationer, i tusentals år, och vi har till och med hittat naturliga fickor av CO2 som har funnits i miljoner.

Allmänna och vetenskapliga åsikter om CCS är fortfarande delade, dock, inte minst för att tillvägagångssättet verkar uppmuntra fortsatt användning av fossila bränslen snarare än att byta till förnybara energikällor. Det är också oklart hur mycket CCS som kan skalas upp.

Det uppskattas att upp till 90 % av koldioxidutsläppen från industriell användning av fossila bränslen skulle kunna fångas upp av CCS, vilket har resulterat i att mer än ett dussin storskaliga projekt har ägt rum runt om i världen under de senaste två decennierna. Men det återstår frågor om hur effektivt CCS verkligen är, tillsammans med låga adoptionsgrader på grund av ett begränsat affärsfall och långvariga allmänna oro för säkerheten.

En stor oro med CCS är att CO2 kan läcka ut ur dessa underjordiska reservoarer till den omgivande luften och bidra till klimatförändringar, eller smutsa ner närliggande vattenförsörjning. En annan är risken för skakningar orsakade av människor orsakade av tryckuppbyggnad under jord, känd som inducerad seismicitet.

Forskare i ett projekt kallat ENOS bedriver forskning på fem testplatser över hela Europa för att undersöka några av de problem som kollagring står inför.

"Det övergripande syftet med ENOS är att demonstrera säker och säker lagring, " säger Rowena Stead, projektledare vid Frankrikes Bureau of Geological and Mining Research (BRGM) som koordinerar projektet. "Det handlar om att utveckla och testa tekniker på fältet och under verkliga förhållanden."

Injektion

För att undersöka frågan om läckage och säker lagringsteknik, ENOS forskar om injektion - eller pumpning - av CO2 i marken vid Hontomin Technology Development Plant (TDP), nära staden Burgos i Spanien, där CO2 pumpas in i en 1, 600 meter djup brunn vid sidan av en underjordisk reservoar.

Pågår till september 2020, projektet kommer att använda en mängd olika underjordiska och ytnivå sensorer för att övervaka brunnarna och leta efter eventuell gas som kan läcka ut i den närliggande vattenförsörjningen.

ENOS kommer också att använda geofysiska sensorer för att övervaka all seismisk aktivitet, som skakningar, orsakas av injektion av CO2.

"Storleken på sådana händelser är liten, vilket innebär att risken för att få några skakningar på ytan är noll, " säger Dr Pascal Audigane, chef för enheten för grundvattenresurser på BRGM. "Men geofysiska övervakningsverktyg kan upptäcka dessa händelser för att förhindra risk för oväntat tryck."

ENOS kommer att modellera hur seismiska vågor orsakade av CO2 -injektioner rör sig genom marken. Tanken är att om vi vet hur dessa skakningar orsakas, detta kan sedan hjälpa till med valet av framtida kollagringsplatser som utgör minimal risk.

På ytterligare två platser i Storbritannien och på Sardinien, Italien, som ska börja injicera snart, ENOS kommer också att genomföra experiment för att förstå hur överliggande stenar eller fel - platser i marken där stenar glider förbi varandra - bidrar till läckage. Dessa experiment är utformade för att hjälpa till att bygga bättre detektionsverktyg och välja säkra platser.

Nyckeln till ENOS forskning kommer att inte bara vara att testa om CCS är säker och genomförbar utan också att ta itu med allmänhetens problem. Enligt Stead, ENOS har hållit möten med lokala samhällen nära testplatserna för att svara på deras frågor och förklara hur tekniken fungerar.

Full cykel

Medan ENOS fortfarande testar säkerheten för kollagring, ett annat projekt som heter CarbFix2 på Island visar hur man fångar, transportera och lagra kol permanent som mineral. Detta bygger på ett tidigare projekt som testade hur man fångar upp och injicerar CO2 i bergformationer.

Projektet, som började i augusti 2017, kommer att pågå i tre och ett halvt år och äger rum vid det geotermiska kraftverket Hellisheidi nära den isländska huvudstaden Reykjavik. Här, CO2 fångas upp från anläggningen, transporteras via rörledningar och lagras sedan hundratals meter under jord.

För att hantera problem med läckage, CarbFix2 har en ny lösning. De löser sin CO2 i vatten innan den injiceras under jorden, vilket innebär att det lagras löst i vätska snarare än en gas. Och de har valt basaltisk sten som lagringsplats, som reagerar med kol och bildar kalcit.

"Vi gör injektionen på ett helt annat sätt än (traditionell) kolavskiljningslagring, " sa projektkoordinator Dr. Edda Sif Aradóttir, vice verkställande direktör på Reykjavik Energy. "Så vi behöver inte oroa oss för läckor."

För att tackla seismicitet hanterar anläggningen noggrant injiceringen av vatten och lösta gaser för att undvika att orsaka skakningar i ett redan seismiskt aktivt område. Typen av berg är också viktig – en hög permeabilitet och porositet gör att CO2 kan cirkulera lättare utan att täppas till.

Den största risken i detta projekt kommer inte från CO2-avskiljningen, transport eller lagring, konstaterar Dr Aradóttir, utan snarare från saminfångning av vätesulfid (H2S), som också produceras vid anläggningen. I höga koncentrationer kan detta vara giftigt, så försiktighet måste iakttas för att undvika gasläckor i infångningsprocessen som kan skada arbetarna.

CarbFix2 har visat en hel CCS-cykel genom att fånga, transport och lagring av koldioxid till 22 euro per ton, vilket är mindre än hälften av tidigare kostnadsberäkningar. För närvarande, deras system fångar upp cirka 35 % av CO2 som kommer från anläggningen, men Dr. Aradóttir sa att det inte skulle finnas några problem att skala upp detta till 100 %. "Vi har mer än tillräckligt med kapacitet teoretiskt för att permanent lagra all CO2 som kommer från förbränning (fossila bränslen), " Hon sa.

Innan det kan hända, det skulle behövas en politisk vilja att investera i koldioxidlagring, enligt doktor Aradóttir. Nyckeln till det är att hantera säkerhetsproblem. Men om projekt som ENOS och CarbFix2 kan bevisa att tekniken är både säker och genomförbar, då kan det vara viktigt för vår framtid. "(Det) kan vara en viktig faktor i kampen mot klimatförändringar, " Hon sa.