Assessment of the potential CO2 geological storage capacity of saline aquifers under the North Sea

Extensive exploitation of earth’s resources along with increased industrial activity and population growth in the past decades has led to a rapid rise of the carbon dioxide released in the atmosphere. This is associated with temperature increases in several parts of the world leading to severe climate change that is expected to affect human life and biodiversity of the planet. To mitigate several of such effects, different measures can be adopted that reduce dependency on fossil fuels and foster sustainable development in the forthcoming decades. Carbon capture and sequestration is one of such measures that reduces the carbon footprint of human activity as the CO2 emitted from the industry is collected, transported and eventually deposited in the subsurface. Though all the sub steps of this process are important, the most vital part is the selection of a proper storage site, both for safety reasons but in terms of capacity as well. In this study, potential storage sites in the subsurface of North Sea are analyzed, in order to retrieve an estimation of the available CO2 storage capacity. In total 441 sites in five countries (United Kingdom, Denmark, Norway, Netherlands and Germany) are analyzed in terms of geophysical characteristics and potential capacity. The most common way to estimate it is a volume-based approach, that is based on the available pore space of the rock, that produces an overestimated solution due to the fact that no pressure build up is considered. Therefore, in this study, pressure increase in each injection well is the limiting factor of the injection rate and storage capacity is found according to the number of wells that can be placed in each potential storage site. The designated storage sites considered, are depleted oil and gas fields that the level of knowledge of the geophysical characteristics is adequate, as well as other formations that include Bunter, Brent and others. The study reviled a tremendous potential of CO2 storage approaching 440 Gt with a possible injection rate of 22 000 Mt yr-1. United Kingdom can potentially store more than 230 Gt of CO2 over 30 years, a value 20 times higher than its current emissions, while same scales apply for Netherlands with 147 Gt CO2 potential. The thirteen oil and gas fields examined in Denmark are able to store around 4 Gt of CO2 in three decades in a rate of 127 Mt yr-1 covering more than twice the current emissions of the nation, while Norway can store 48 Gt only in 10 large saline aquifers of North Sea. Such results, provide us with a clear outcome, despite the potential uncertainties and errors on the data collection and manipulation, extensive application of carbon dioxide geological storage, has the ability not only to put CO2 underground reducing the carbon footprint of human activity, but it will provide us with essential time to fully implement other mitigation strategies that avert the temperature increase more than 1.5 oC in the next decade and with it, the implications of climate change.

L'ampio sfruttamento delle risorse della terra, insieme all'aumento dell'attività industriale e alla crescita della popolazione negli ultimi decenni, ha portato a un rapido aumento dell'anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera. Ciò è associato all'aumento della temperatura in diverse parti del mondo che porta a un grave cambiamento climatico che dovrebbe influenzare la vita umana e la biodiversità del pianeta. Per mitigare molti di questi effetti, possono essere adottate diverse misure che riducano la dipendenza dai combustibili fossili e promuovano lo sviluppo sostenibile nei prossimi decenni. La cattura e il sequestro del carbonio è una di tali misure che riduce l'impronta di carbonio dell'attività umana poiché la CO2 emessa dall'industria viene raccolta, trasportata e infine depositata nel sottosuolo. Sebbene tutti i passaggi secondari di questo processo siano importanti, la parte vitale è la selezione di un sito di stoccaggio adeguato, sia per motivi di sicurezza, ma anche in termini di capacità. In questo studio vengono analizzati potenziali siti di stoccaggio nel sottosuolo del Mare del Nord, al fine di ottenere una stima della capacità di stoccaggio di CO2 disponibile. Sono analizzati in totale 441 siti in cinque paesi (Regno Unito, Danimarca, Norvegia, Paesi Bassi e Germania), in termini di caratteristiche geofisiche e capacità potenziale. Il modo più comune per stimarlo è un approccio basato sul volume, cioè basato sullo spazio poroso disponibile della roccia, che produce una soluzione sovrastimata a causa del fatto che non viene considerato l'accumulo di pressione. Pertanto, in questo studio, l'aumento di pressione in ciascun pozzo di iniezione è il fattore limitante della velocità di iniezione e la capacità di stoccaggio viene rilevata in base al numero di pozzi che possono essere collocati in ciascun potenziale sito di stoccaggio. I siti di stoccaggio designati considerati sono terreni di petrolio e gas esauriti che il livello di conoscenza delle caratteristiche geofisiche è adeguato, così come altre formazioni che includono Bunter, Brent e altri. Lo studio ha rivelato un enorme potenziale di stoccaggio di CO2 che si avvicina a 440 Gt con un possibile tasso di iniezione di 22 000 Mt yr-1. Il Regno Unito può immagazzinare potenzialmente più di 230 Gt di CO2 in 30 anni, un valore 20 volte superiore alle sue emissioni attuali, mentre le stesse scale valgono per i Paesi Bassi con un potenziale di 147 Gt di CO2. I tredici terreni di petrolio e gas esaminati in Danimarca sono in grado di immagazzinare circa 4 Gt di CO2 in tre decenni a un tasso di 127 Mt anno-1 coprendo più del doppio delle attuali emissioni della nazione, mentre la Norvegia può immagazzinare 48 Gt solo in 10 grandi falde acquifere saline del Mare del Nord. Tali risultati ci forniscono un risultato chiaro, nonostante le potenziali incertezze ed errori sulla raccolta e manipolazione dei dati, l'applicazione estensiva dello stoccaggio geologico dell'anidride carbonica, ha la capacità non solo di mettere la CO2 nel sottosuolo riducendo l'impronta di carbonio dell'attività umana, ma ci fornirà il tempo essenziale per attuare pienamente altre strategie di mitigazione che evitino l'aumento della temperatura di oltre 1,5 oC nel prossimo decennio e, con esso, le implicazioni del cambiamento climatico.