Sealing Porous Media through Calcium Silicate Reactions with CO2 to Enhance the Security of Geologic Carbon Sequestration

雪硅钙石 硅灰石 溶解 溶解度 固碳 过饱和度 水合硅酸钙 磁导率 硅酸钙 矿物学 盖层 多孔介质 化学 多孔性 二氧化碳 化学工程 材料科学 水泥 地质学 冶金 石油工程 复合材料 有机化学 工程类 原材料 生物化学
作者
Florence T. Ling,Dan A. Plattenberger,Catherine A. Peters,Andrés F. Clarens
出处
期刊:Environmental Engineering Science [Mary Ann Liebert]
卷期号:38 (3): 127-142 被引量:7
标识
DOI:10.1089/ees.2020.0369
摘要

The injection of CO2 deep underground, i.e., geologic carbon sequestration, has attracted considerable attention for climate change mitigation. A reliable caprock for secure containment is essential, alongside strategies for sealing flow paths to prevent leaks. In this study, we explore ways in which reactions of CO2 with CaSiO3 can be used for targeted mineral precipitation and permeability control in situ. Previous work has suggested that certain CaSiO3 polymorphs can produce pore-filling precipitates that successfully inhibit flow, whereas others produce precipitates with little impact. In this work, a one-dimensional reactive transport model was developed for a centimeter-scale system to explore connections between the pore and continuum scale. The model considers four reactions involving CaSiO3, CaCO3, SiO2(am), and the crystalline calcium silicate hydrate (CCSH) tobermorite. A key feature is incorporation of microporosity, with an attempt to represent favorable volume expanding changes from CCSH precipitation in porous media. At 150°C and 1.1 MPa CO2, representing typical laboratory conditions, the model predicts significant permeability drop when reacting the pseudowollastonite CaSiO3 polymorph at elevated pH to produce CaCO3, SiO2(am), and tobermorite. The effect of increasing pH via by NaOH addition, which increases CO2 solubility, increases CaSiO3 dissolution, and supports tobermorite supersaturation. In contrast, reaction of the wollastonite polymorph results in CaCO3 and SiO2(am) formation, with limited permeability impact. Wollastonite's lower solubility and slower dissolution rate inhibits tobermorite formation. Simulation at the high pressures representative of deep subsurface field conditions (40°C and 7.5 MPa CO2) suggests that reaction of CaSiO3 with CO2 could reduce permeability and seal unwanted leakage pathways.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
建议保存本图,每天支付宝扫一扫(相册选取)领红包
实时播报
橘子海完成签到 ,获得积分10
刚刚
黄油可颂完成签到 ,获得积分10
4秒前
世上僅有的榮光之路完成签到,获得积分0
14秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分10
16秒前
整齐的电源完成签到 ,获得积分10
18秒前
Mila完成签到 ,获得积分10
24秒前
dizi完成签到 ,获得积分10
25秒前
29秒前
Huzhu应助西米采纳,获得10
30秒前
圈地自萌X完成签到 ,获得积分10
32秒前
夏天完成签到,获得积分10
35秒前
科研通AI2S应助小鲤鱼本鱼采纳,获得20
38秒前
小刘爱科研完成签到,获得积分10
41秒前
易安发布了新的文献求助20
44秒前
小迷糊完成签到 ,获得积分10
44秒前
月夕完成签到 ,获得积分10
44秒前
只爱三十四画完成签到,获得积分10
46秒前
笨鸟先飞发布了新的文献求助10
47秒前
刘成完成签到,获得积分10
51秒前
mike2012完成签到 ,获得积分10
51秒前
lilac完成签到,获得积分10
52秒前
七子完成签到,获得积分10
55秒前
淡淡的宝莹完成签到,获得积分10
56秒前
zzx396完成签到,获得积分0
57秒前
57秒前
南桥枝完成签到 ,获得积分10
57秒前
LiSiyi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Muhi完成签到,获得积分10
1分钟前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
momo应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
南宫应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1111111111应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
正己化人应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
Hanoi347应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1541
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 600
Atlas of Liver Pathology: A Pattern-Based Approach 500
A Technologist’s Guide to Performing Sleep Studies 500
Latent Class and Latent Transition Analysis: With Applications in the Social, Behavioral, and Health Sciences 500
Using Genomics to Understand How Invaders May Adapt: A Marine Perspective 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5498664
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4595831
关于积分的说明 14449958
捐赠科研通 4528777
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2481732
邀请新用户注册赠送积分活动 1465732
关于科研通互助平台的介绍 1438563