نشت دی اکسیدکربن:

   عمده ترین نگرانی برای ذخیره زیرزمینی دی اکسیدکربن امکان نشت آن در مراحل انتقال، تزریق و ذخیره است. دی اکسیدکربن گازی بی رنگ، بی بو و غیر قابل احتراق است و نشت آن هنگامی می تواند به تلفات انسانی منجر شود که غلظت حجمی آن بیش از هشت تا ده درصد هوای استنشاقی را تشکیل دهد. چنین اتفاقی فقط در صورت نشت ناگهانی دی اکسیدکربن به دلایل مختلف از جمله گسیختگی خط لولهیا چاه تزریق محتمل است. به هر حال نشت طولانی مدت دی اکسیدکربن به جو یا آب های زیرزمینی، امکان آسیب زدن به جانداران و صدمات محیط زیستی را خواهد داشت و به لحاظ اقتصادی نیز مغایر اهداف پروژه خواهد بود.

   در مجموع از نظر کارشناسان، انتقال و ذخیره این گاز کم خطر تر گاز طبیعی یا گازهای اسیدی است. در ادامه دو سناریو ممکن برای نشت دی اکسیدکربن از طریق خطوط انتقال یا از مخازن ذخیره بررسی می شوند.

نشت از خطوط انتقال:

   گرچه در برخی پروژه های آزمایشی کوچک مقیاس، از روشهای دیگر انتقال دی اکسید کربن استفاده می کنند، مانند پروژه آزمایشی Ketzine در آلمان که از تانکر برای انتقال استفاده شد، اما اکنون اقتصادی ترین روش انتقال دی اکسیدکربن برای پروژه های با مقیاس صنعتی تجاری، استفاده از لوله های انتقال است. برای مثال، هم اکنون خط لوله ای به طول 300 مایل برای انتقال دی اکسیدکربن جداساز شده در نیروگاهی در امریکا به محل تزریق در میدان نفتی Weyburدر کانادا به کار گرفته می شود. از این رو یکی از مهم ترین سناریوهای محتمل، نشت دی اکسید کربن بر اثر صدمه وارد شدن به خطوط لوله انتقال است.

   خوشبختانه با توجه به اینکه تاکنون خطوط لوله در سطح وسیعی برای انتقال مواد نفتی و گازی در جهان استفاده شده اند، استانداردها و تجارب بسیاری برای طراحی، حفظ ایمنی و مانیتورینگ خطوط لوله انتقال در دسترس است که می تواند برای کارشناسان در زمینه انتقال دی اکسید کربن نیز مفید باشد.

نشت از مخازن ذخیره:

   اطمینان از نشت ناپذیری و یکپارچگی (Integrity)مخزن، یکی از مهم ترین موارد قابل بررسی در پروژه های تزریق دی اکسیدکربن است. بررسی امکان نشت، نیازمند درک مناسبی از مکانیزم های به دام فتادن دی اکسیدکربن در مخزن است. همانطور که در شکل نمایان است، در زمان حبس، مکانیزم های متفاوتی در نگهداری این گاز نقش دارند که یکی از پایدارترین تله ها برای حبس این گاز، درصد اشباع کاهش ناپذیر حفره هاست که از فرار بخشی از گاز تزریقی جلوگیری می کند. بخشی از دی اکسیدکربن تزریقی نیز در سیالات موجود در مخزن (در بیشتر موارد، آب شور) حل می شود یا با واکنش های یونی در پیوند با سیال موجود از فرار آن جلوگیری می شود. انتظار این است که در دراز مدت بر اثر واکنش های ژئوشیمیایی، در نهایت دی اکسید کربن در مواد سنگی مخزن جذب شود و به صورت مواد معدنی پایدار، بخشی از آن شود.

   اگرچه مطابق روند ذکر شده در دراز مدت، پایداری دی اکسیدکربن تزریقی به تدریج افزایش می یابد، اما واقعیت این است که در کوتاه مدت، دی اکسیدکربن تزریقی به عنوان سیالی سبک تر از آب، به نشت از مخزن تمایل پیدا می کند و این، وظیفه زمین ساخت های کم نفوذ اطراف مخزن است تا از نشت آن جلوگیری کنند. از یک پروژه موفق ذخیره زیرزمینی توقع می رود، بتواند حداقل 99 درصد دی اکسیدکربن تزریقی را تا 1000 سال در خود نگه دارد.

   مجاری احتمالی را که به عنوان گذرگاهی برای نشت دی اکسیدکربن از مخزن عمل می کنند، می توان به این صورت دسته بندی کرد:

1- نفوذ و جریان در لایه محافظ فوقانی (Cprock): با توجه به کم بودن وزن مخصوص دی اکسیدکربن در مقایسه با آب شور، این گاز نیز همچون نفت و گاز در زیر لایه فوقانی گرد می آیدو در صورت وجود فشار زیاد، جریان از طریق این لایه به عبور تمایل خواهد داشت. از این رو در مراحل مطالعاتی و تزریق تعیین فشار آستانه گذر سیال و ضخامت لایه محافظ، به عنوان معیاری برای کنترل نرخ و فشار تزریق توجه می شود. به هر حال در صورت نشت دی اکسیدکربن از یک لایه محافظ، امکان داردجریان با لایه های محافظ بعدی مهار شود.

2- گسل ها، شکاف ها و ترک های موجود در پوشش اطراف مخزن: شناسایی و بررسی مجاری موجود و امکان نشت آنها، از جمله مهم ترین وظایف زمین شناسان و متخصصان ژئومکانیک است که د مراحل مطالعاتی پروژه انجام می شود. برخی کارشناسان معتقدند در پروژه های تزریق دی اکسیدکربن در مخازن هیدروکربنی تخلیه شده، از آنجا که مخزن در گذر عمر خود قادر است برای زمانی طولانی نفت و گاز را درون خود حبس کند، می توان به نشت ناپذیری مخزن برای حبس دی اکسید کربن نیز اطمینان داشت. در عین حال برخی کارشناسان بر این باورند که فرایند قبلی استخراج در این مخازن ممکن است به نشت ناپذیری آن صدمه بزندو به ایجاد مجاری نشت جدید در اطراف مخزن منجر شود که نباید از نظر دور بمانند.

3- بازفعالی گسل های موجود، انتشار و باز گشایی شکاف ها و ترک های موجود در پوشش اطراف مخزن و ایجاد ترک های جدید ازطریق تغییر فشارهای وارد شده یا حل شدن ساختار سنگی در سیال تزریقی: یکی از وظایف اصلی در مطالعات ژئومکانیکی و ژئوشیمیایی پروژه های ذخیره زیرزمینی، حصول اطمینان از واقع نشدن چنین مواردی است. از جمله تایج این مطالعات، تعیین نرخ و فشار حداکثر تزریق دی اکسیدکربن به نحوی است که چنین خطراتی را به حداقل برساند. مانیتورینگ ژئوفیزیکی، ژئوشیمیایی و هیدروژئولوژیکی برای اطمینان از واقع نشدن چنین پدیده هایی در بسیاری از پروژه ها در نظر گرفته می شود.

4- چاه های استخراج، تزریق و چاه های رها شده: این موارد به خصوص در شرایط تزریق دی اکسیدکربن در مخازن هیدروکربنی تخلیه شده، به عنوان محتمل ترین مجاری نشت این سیال از مخزن شناخته می شوند. تهیه بانک اطلاعاتی از همه چاه های موجود و شرایط آنها، حصول اطمینان از مسدود بودن چاه های رها شده، اطمینان از مسدود کردن مناسب چاه های تزریق و استخراج پس از پایان عملیات، بررسی اندر کنش دی اکسیدکربن با مواد پرکننده چاه و بررسی احتمال آسیب دیدن چاه بر اثر فعالیت ژئومکانیکی زمین از مواردی است که باید در همه مراحل طراحی و اجرا بررسی شوند. همچنین برنامه ریزی و پیش بینی لازم برای ترمیم سریع چاه های نشتی نیز باید در دستور کار عملیات نگهداری قرار داشته باشد.

احتمال تغییر شکل زمین:

   تغییر شکل زمین می تواند هم در تزریق و هم در فرایند استخراج از مخازن رخ دهد. تغییر شکل در مقیاس بالا در سطح زمین می تواند به صدمه دیدن لوله های انتقال، تأسیسات و ساختمان ها و در عمق به صدمه به چاه های تزریق و استخراج منجر شود. اگر چه تغییر شکل سطحی زمین بر اثر استخراج، گاه در ابعاد چشمگیری در جهان رخ داده است، اما به دلیل رفتار برگشت ناپذیر ساختارهای زمین شناسی، تغییر شکل های بسیار بر اثر تزریق کمتر احتمال دارند. برای مثال، مطالعات در میدان نفتیIn Salah در الجزایر بیانگر تغییر سطحی حدود 7 میلی متر در سال است. به هر حال مدل های ژئومکانیکی برای پیش بینی تغییر شکل ها و اعمال مانیتورینگ برای اندازه گیری آنها از ملزومات پروژه های ذخیره دی اکسید کربن هستند.

زمین لرزه های القایی:

   وقوع زمین لرزه های القایی بر اثر استخراج یا تزریق در مخازن هم اکنون پدیده ای شناخته شده است که بر بازفعالی گسل های موجود و ایجاد شکاف های جدید رخ می دهد. شاید از مشهورترین موارد آن، بتوان از زمین لرزه های رخ داده ناشی از تزریق گازهای شیمیایی در Denver امریکا نام برد. وقوع بیش از 1000 زمین لرزه کم شدت در میدان گازی Lacqدر فرانسه نیز از جمله موارد مشهوری است که بر اثر استخراج رخ داده است. از جمله خصوصیات این گونه زمین لرزه های القایی، شدت نسبتاً کم و تواتر نسبتاً زیاد آنهاست، اگرچه در صورت فعالیت بالای تکتونیکی (لرزه خیزی) محل مخزن زمین لرزه های با شدت بالاتر نیز گاهی ثبت شده است. بسیاری از کارشناسان معتقدند در فرایند تزریق دی اکسید کربن با خودداری از انتخاب سایت های نزدیک به مناطق با فعالیت بالای تکتونیکی یا لرزه ای می توان از رخ ندادن زلزله های قوی اطمینان یافت.

   به هر حال با این تمهیدات، در صورت نزدیکی سایت تزریق به مراکز مسکونی، زمین لرزه های متواتر و کم شدت، اما محسوس نیز می توانند امنیت روانی اجتماعی را مختل سازند. از این رو بخش مهمی از مطالعات ژئومکانیکی با این هدف است که بتوان با کنترل نرخ و فشار تزریق، از وقوع تغییرات مسبب لرزش ها در زمین جلوگیری کرد. خوشبختانه مشاهده های جاری در پروژه های تزریق دی اکسیدکربن، برای مثال پروژه Weyburn در کانادا، شواهدی جز وقوع ریزلرزه های محدود و غیرمحسوس ندارد.

ملاحظات اجتماعی، اقتصادی و حقوقی:

   علاوه بر موارد بهداشتی و زیست محیطی، طراحان باید ملاحظات دیگری را نیز بررسی کنند. پذیرش مردمی طرح در سطوح منطقه ای، ملی و بین المللی از این جمله است.

   در این راستا باید پیش از شروع اجرای طرح، تلاش لازم برای اطلاع رسانی، توجیه و اطمینان بخشی به مردم و طرفداران محیط زیست انجام پذیرد. آثار طرح بر سلامت اجتماعی منطقه و رشد اقتصادی آن نیز در مرحله مکان یابی و طراحی اهمیت ویژه ای دارد. همچنین تصاحب و خرید زمین های حوزه طرح، مالکیت مخزن و محتویات آن، مسئولیت مانیتورینگ، ترمیم و مدیریت بحران نیز از جمله مسائل حقوقی اند که باید در تعریف طرح مد نظر قرار گیرند.

مانیتورینگ دراز مدت:

   اگرچه ذخیره زیرزمینی دی اکسیدکربن هم اکنون با اقبالی جهانی روبه رو شده است و به نظر می آید به دلیل شباهت های این پروژ ها و پروژه های بازیافت گاز و نفت یا پروژه های ذخیره گاز طبیعی، ابزار و تجربه کافی برای مطالعه، طراحی و اجرای سایت های ذخیره دی اکسید کربن مهیا باشد، اما به هر حال لازم است تحلیل و بررسی خطرات ممکن ذکر شده در مراحل انتخاب سایت، طراحی و اجرا صورت پذیرد.

   در این خصوص، شاید از جمله چالش برانگیزترین موارد، مانیتورینگ دراز مدت و مدیریت ریسک این پروژه ها باشد که لازم است با آینده نگری کافی درباره آن دقیق برنامه ریزی شود. خوشبختانه شرایط پروژه های اجراشده، تاکنون بیانگر اجرای موفقیت آمیز این طرح هاست.