< Terug naar vorige pagina

Project

Invloed van redoxcondities en organisch materiaal op de verdeling en mobiliteit van natuurlijk voorkomende radionucliden in geothermische systemen

Geothermie is een schone en hernieuwbare energiebron die in Europa wordt onderzocht, met als doel bij te dragen aan een duurzame, stabiele levering van zowel elektriciteit als warmte. Een type geothermisch systeem dat in Europa bestaat, is de hete sedimentaire aquifer (HSA). De productie van geothermische energie van dergelijke lage-enthalpie-geothermische systemen maakt in het algemeen gebruik van een doubletconfiguratie, waarbij de hete geothermische vloeistof wordt gewonnen met behulp van een of meer diepe productieputten die vervolgens door warmtewisselaars gaan. Na warmtewinning wordt de vloeistof opnieuw in het reservoir geïnjecteerd en opnieuw verwarmd door de natuurlijke geothermische gradiënt, waardoor het systeem cyclisch en duurzaam is. Eerdere studies in de geothermische site van Balmatt in Mol, België en andere vergelijkbare diepe geothermische systemen in Europa hebben aangetoond dat de vloeistoffen typisch hypersaline zijn (TDS ~ 100 tot 270 g/L), hoge gasgehaltes bevatten (bij Balmatt 2 - 2,5 Nm3 gas/ m3), en zijn overwegend Na-Cl van samenstelling (Vandenberghe et al., 2000; Regenspurg et al., 2010; Sanjuan et al., 2010; Pauwels et al. 2021). Deze hypersaline en gashoudende vloeistofsamenstelling verhoogt de neiging tot vorming van minerale aanslag (d.w.z. galena, laurioniet, carbonaten en amorf silica enz.) gedreven door veranderingen in fysisch-chemische parameters zoals temperatuur en druk, wat leidt tot verschuivingen in chemische evenwichten. In de Balmatt-installatie worden de warmtewisselaars en leidingen het meest aangetast door minerale aanslag. Het is niet verwonderlijk dat de Balmatt-pekel ook hoge niveaus van natuurlijk voorkomende radionucliden (NOR's) van de 238U, 232Th en 235U vervalketens bevat, met activiteiten van 120 Bq/L (226Ra) en 10 Bq/L (228Ra). De minerale schubben zijn ook verrijkt in 210Pb en 210Po (Pauwels et al 2021). Het optreden van minerale afzettingen en hun radionuclide-activiteiten kunnen de duurzaamheid van de werking van de geothermische centrale beïnvloeden. Hoewel de effecten van druk en temperatuur op de partitioneringssystematiek en elementtransport in hydrothermische en geothermische omgevingen goed zijn bestudeerd, is de rol van redoxreacties en omstandigheden met redoxgevoelige componenten (d.w.z. Fe, Mn, As, Cu, enz.) toch duidelijk. Verder is de invloed van organische stof van natuurlijke oorsprong en kunstmatige organische verbindingen van kalkaanslag en corrosieremmers op de fractionering van elementen ook nog niet bekend. Deze twee aspecten zullen in dit doctoraatsonderzoek worden onderzocht. Het doel is om het gedrag van radionucliden (met focus op 210Pb en 210Po) in deze geothermische omgeving en het fenomeen minerale afzetting beter te begrijpen. Het begrijpen van de geochemische processen zal waarschijnlijk leiden tot praktische oplossingen om het probleem van mineraalafzetting en hun radioactiviteit aan te pakken. Referenties: Pauwels, J., S. Salah, M. Vasile, B. Laenen, & V. Cappuyns (2021). Characterization of scaling material obtained from the geothermal power plant of the Balmatt Site, Mol. Geothermics, 94, 102090. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2021.102090 Regenspurg, S., Wiersberg, T., Brandt, W., Huenges, E., Saadat, A., Schmidt, K. and Zimmermann, G. (2010): Geochemical properties of saline geothermal fluids from the in-situ geothermal laboratory Gross Schönebeck., Chemie der Erde, 70, 3-12. Sanjuan, B., Millot, R., Dezayes, C., and Brach, M. (2010): Main characteristics of the deep geothermal brine (5 km) at Soultz-sous-Forêts (France) determined using geochemical and tracer test data. C.R. Géocscience, 342, 546-559. Vandenberghe, N., Dusar, M., Boonen, P., Fan, L.S., Voets, R., Bouckaert, J. (2000): The Merksplas-Beerse thermal well (17W265) and the Dinantian reservoir. Geologica Belgica, 3 (3-4), 349-367.

Datum:23 sep 2022 →  Heden
Trefwoorden:Geothermal Energy, Mineral scaling, Radionuclides
Disciplines:Geochemie niet elders geclassificeerd, Anorganische geochemie
Project type:PhD project