Paleozoyik Yaşlı Metamorfik Kayaçlara CO2 Tutulumu Sırasında Mineral Tepkime Kinetiği

Abstract

Jeolojik formasyonlara karbondioksit (CO2) enjeksiyonu, CO2 emisyonlarını azaltmak için en güvenilir yöntemlerden biridir. Jeotermal rezervuarlar, geniş kırık-gözenek hacimleri sayesinde CO2 tutumu için güvenli ve kalıcı depolama fırsatları sunan mükemmel adaylardır. Hedef rezervuar kayacı ve örtü kayacın uzun dönem CO2 enjeksiyonu süresince kararlılığı ise kritik bir konudur. Bu çalışma, jeotermal rezervuar kayacı ile CO2 doygunluğundaki akışkan arasındaki reaksiyonlar sonucu oluşan jeokimyasal değişimleri incelemektedir. Nihai amaç, metamorfik bir jeotermal rezervuarda CO2 tutumunun jeokimyasal etkiler açısından etkinliğini ortaya koymaktır. Çalışma kapsamında, Türkiye’nin Batısında yer alan Kızıldere jeotermal rezervuarında 1900 m ve 3000 m derinliklerden alınan karot numuneleriyle kesikli (batch) deneyler gerçekleştirilmiştir. Ufaltılmış karot örnekleri, 95 °C sıcaklık ve 10 bar basınçta CO2 doygunluğundaki jeotermal akışkana 21 gün süreyle maruz bırakılmıştır. Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, SiO2 ve Cl⁻ gibi temel element konsantrasyonlarındaki deneysel değişimler PHREEQC yazılımı kullanılarak modellenmiştir. Simülasyon çıktılarının deneysel gözlemlerle uyumlu olması için kinetik hızlar ve aktivasyon enerjisi ayar parametreleri olarak kullanılmıştır. Mg²⁺ ve Ca²⁺ konsantrasyonları artış eğilimi gösterirken; SiO2, Al³⁺ ve Fe²⁺ azalma eğilimi göstermiştir. Bu durum, CO2 doygun akışkan ile rezervuar kayacı arasındaki etkileşim sonucunda K-feldispat ve kaolinit minerallerinin çökelmesine yol açmış; biyotit, kuvars, magnezit ve siderit gibi diğer minerallerde ise hafif çözünme meydana gelmiştir. Mineral topluluğu genel olarak sabit kalmış, ancak minerallerin bollukları küçük değişiklikler göstermiştir. Çalışma, yüksek katyon konsantrasyonlarının metamorfik kayaçlar içerisinde CO2 tutumunu kolaylaştırabileceğini ortaya koymuştur. Ayrıca, gerçekleştirilen kesikli deneylerinde çözelti fazında CO2 tutulumu mineral tutulumuna kıyasla daha baskın olduğu belirlenmiştir.