Untersuchungen zum universellen Skalenverhalten von Residualgasphasen mittels micro-Computer-Tomographie

Description: Das Kapillare Einfangen von CO2-Gas und deren nachfolgende Auflösung sind zwei wichtige Speicherprozesse der CCS (Carbon Capture Storage)-Technologie, die im Rahmen des beantragtes Projektes untersucht werden sollen. Das zentrale Ziel ist ein Upscaling von porenskaligen Eigenschaften getrappter Gascluster mittels universellen Skalengesetzen, wie sie von der Perkolationstheorie vorhergesagt werden. Erstmals wird ein analytisches Näherungsverfahren zur Berechnung der effektiven Auflösungsrate angewendet und durch vergleichende Makroskala-Modellierungen (MIN3P und TOUGH2) getestet. Von grundlegendem Interesse ist die Frage, unter welchen Bedingungen, die im Projekt untersuchten porösen Medien zur gleichen Universalitätsklasse gehören, und welchen Einfluss, Porenstruktur, Mikrostruktur der Festkörperoberfläche und heterogene Benetzbarkeit auf den Trapping-Prozess haben. Methodisch wird mittels micro-Computertomographie und Bildanalyse sowohl die Porenstruktur, Porenraumtopologie und mittels Clusteranalyse die Geometrie und statische Verteilung getrappter Gascluster analysiert und quantifiziert. Die Dynamik des Trapping-Verhaltens wird mittels optischer Visualisierung in Glaskugel-Monolayer untersucht. Die Fluide werden so gewählt, dass sie Proxies für die CO2-Injektion in Tiefenaquifere darstellen. Die zu erwartenden Ergebnisse sind sowohl von grundlegendem Interesse als auch von großer praktischer Relevanz, da sie Prognose-Modellierungen zur CCS-Technologie und zur Grundwasserreinigung (Auflösung residualer NAPL (non aqueous phase liquid) bzw. von Mischgasphasen) verbessern.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bildverarbeitung ? Grundwassersanierung ? Hydrogeologie ? Hydrochemie ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Hydrologie ? CCS-Technologie ? Integrierte Wasser-Ressourcen Bewirtschaftung ?

Region: Saxony-Anhalt

Bounding boxes: 11.7333° .. 11.7333° x 52° .. 52°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Finanzielle Förderung)
• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Department Bodensystemforschung (Projektverantwortung)
• Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Bohrtechnik und Fluidbergbau (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2017-01-01 - 2025-08-17

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Study on the universal scaling behavior of residual gas phases using micro-computed tomography
  Description: The capillary trapping of CO2-gas and its subsequent dissolution are two important storage processes of CCS (Carbon Capture Storage) technology, which will be studied in the framework of the applied project. The central objective is an upscaling of pore-scale properties of trapped gas clusters by universal scaling laws predicted by percolation theory. For the first time, an analytical approximation method is used to calculate the effective dissolution rate and tested by comparative macroscale modeling (MIN3P and TOUGH2). Of fundamental interest is the question under which conditions the porous media studied within the project belong to the same universality class, and what is the influence of pore structure, microstructure of the solid surface and heterogeneous wettability on the trapping process.Methodically, the pore structure and the pore space topology will be analyzed and quantified using micro-computed tomography. Based on cluster analysis the geometry and the static distribution of trapped gas clusters will be studied. The dynamics of the trapping behavior will be investigated by optical visualization experiments within glass sphere monolayers. The fluids are selected so that they are proxies for CO2-injection into deep aquifers. The expected results are both of fundamental interest and of great practical relevance, as they improve predictive modeling for CCS-technology and for groundwater remediation (dissolution of residual NAPL (non aqueous phase liquid) or mixed gas phases). https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083792

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/327231531 (Webseite)

Status

Aktiv

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