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Im ISO/TC 265 werden Normen zur Entwicklung, Konstruktion, Betrieb, Umweltplanung und -Management, Risikomanagement, Quantifizierung, Monitoring und Verifizierung sowie weitere Aktivitäten für die einzelnen Stufen der CCS-Prozesskette erstellt.
Als neuer Aspekt wurde die Zusammensetzung des CO2-Stroms angesprochen. In Form eines "State-of-the-Art-Reports" soll der derzeitige Kenntnisstand zusammengestellt werden. Dieses soll für einen späteren Normenentwurf als Grundlage dienen.
Geogenic gases such as CH4 or CO2 from natural sources, gases (CCS-CO2, H2, Natural
gas, City gas …) from a geological repository, or a leaking gas pipeline can present serious
risks in industrial and urban areas where the density of infrastructural elements increases as
well as above and below ground. To extend the lead time for risk treatment in such critical
regions, reliable detection of gases within the shallow subsurface is required to observe
critical gas accumulations before degassing into the atmosphere.
A near real-time monitoring approach is introduced to determine the volumetric expansion of
such a gas escaping from a leak in the subsurface. Considering the pressure relaxation with
the ambient air pressure, the approach enables the forecasting of the final size of a
pressurized gas body in terms of characteristic lengths. According to theoretical basics, such
a characteristic length, which allows to perform a gas (safety) measurement based on a
purely geometrical measure, behaves independently of subsurface properties, i.e., it enables
a reliable quantification of the escaping gas, irrespective of its heterogeneous flow path
distribution. A field test for a 10 l/min pinhole leakage of CO2 injected in an unsaturated Chernozemic soil (agricultural test field Bad Lauchstädt)that was equipped with linear gas sensors demonstrates the lateral-vertical volumetric gas expansion along the environment of these gas sensors, and confirms the applicability of the new characteristic length approach.
CCUS-Technologie (CO2-Abtrennung; Nutzung und Speicherung, engl. Carbon Dioxide Capture, Utilization and Storage) gilt als eine vielversprechende Methode zur Abschwächung des Beitrags von fossilen Emissionen zur globalen Erwärmung. Dabei wird das in den Verbrennungsprozessen entstandene Treibhausgas aufgefangen, zu verschiedenen Lagerstätten transportiert und langzeitig gespeichert bzw. einer chemischen Nutzung zugeführt.
In bisher veröffentlichten Untersuchungen wurde gezeigt, dass die CO2-Transport-Pipelines in hohem Maße gefährdet sind, wenn sie korrosiven Begleitstoffen des CO2-Stroms, wie SOx, NOx bei einem hohen Wasserdampfanteil ausgesetzt sind. Screening-Tests zeigten, dass bei einer Konzentration von 1000 ppmv H2O die Reaktionen und Kondensation von SO2 und NO2 mit O2 und H2O zu Säuretropfen (pH ~ 0,5) auf der Oberfläche von Metall-Prüfkörper und Gefäß führen. Die Werkstoffe 1.0582, 1.8977, 1.4313 und 1.4562 wurden in CO2-gesättigtem Kondensat mit unterschiedlichem Verhältnis der säurebildenden Komponenten untersucht. Diese Studien zeigten grundsätzlich den Mechanismus sowie die Rolle jedes CO2-Strom-Begleitstoffes auf den Korrosionsprozess. Allerdings spiegeln die bei Auslagerung und elektrochemischen Messungen in der künstlichen CO2-gesättigten Kondensat-Lösung auftretenden Bedingungen nicht im Detail die Realität in der Praxis, wo sich nur Tröpfchen bilden, wider.
Diese Arbeit konzentriert sich auf den Korrosionsprozess von Kondensat in Form von Tröpfchen, auf der Oberfläche von Rohrleitungswerkstoffen unter CO2-Atmosphäre bei 5 °C (Simulation des Transportzustandes). Die Experimente wurden nicht nur für Auslagerungsversuche, sondern auch für elektrochemische Tests mit nur einem Tröpfchen (weniger als 20 µL) konzipiert. Die Auslagerungs-versuche wurden sowohl unter Normaldruck als auch bei hohem Druck (> 70 bar) durchgeführt, wobei das CO2 als dichte – den Tropfen umgebende - Phase vorliegt. Die korrodierten Prüfkörper wurden rasterelektronenmikroskopisch (REM) und mittels Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) analysiert, um nicht nur Korrosionsform, sondern auch die Elementverteilung der Korrosionsprodukte zu zeigen.
Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) is a promising technology for the reduction of CO2 emissions from fossil-fuel operated power plants, steel and cement mills or refineries. Crucial points for a sustainable and future-proof CCUS procedure are reliability and cost efficiency of the pipeline transport network especially concerning corrosion risks under impurities and moisture in the CO2 stream. Recent studies have shown that even high alloyed steels might be susceptible to general and/or localized corrosion caused by condensates. It was concluded from our study on carbon steels in normal and high pressure conditions, that the combination of these gas impurities, resulted in the acidic condensate, is not only a simple sum of each corrosive effect, but highly accelerates the corrosion rate of the pipeline steel, indicating the need of dynamic tests before installing the network pipeline system.