Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Schweizer Klima- und Energiestrategie sieht die CO2-Abscheidung und die unterirdische Speicherung, möglicherweise im Ausland, vor, zu den notwendigen Massnahmen, um bis 2050 Kohlenstoffneutralität zu erreichen. DemoUpStorage adressiert zwei wichtige Voraussetzungen für die Umsetzung dieser Strategie: Erstens soll die sichere Lagerung von CO2 in isländischem Basalt demonstriert werden. CO2 in isländischem Basalt zu demonstrieren, indem die Carbfix-Arbeiten durch neuartige dichte geophysikalische und geochemische Überwachungstechniken. Die zweite Notwendigkeit besteht darin, die Schweizer Roadmap für die geologische CO2 Speicherung durch Wissenserwerb und -transfer sowie den Aufbau von Kapazitäten. DemoUpStorage nutzt die durch das parallele P&D-Projekt DemoUpCARMA geschaffenen Möglichkeiten, 1000 Tonnen Schweizer biogenem CO2 nach Island zu transportieren, wo die Firma Carbfix eine neue Injektionstechnik (mit Meerwasser anstelle von Süßwasser) und eine neue Injektionsstelle zur dauerhaften Speicherung von CO2 in Basaltformationen in der Nähe der Küste dauerhaft zu speichern. Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem CO2-Speicherzentrum in isländischen Basalten, das auch für Schweizer Emittenten.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The Swiss climate and energy strategy includes CO2 capture and underground storage, possibly abroad, among the necessary measures to reach carbon neutrality by 2050. DemoUpStorage addresses two critical needs for implementing this strategy: The first need is that of demonstrating the safe storage of CO2 in Icelandic basalt by complementing Carbfix work with novel dense geophysical and geochemical monitoring techniques. The second need is that of advancing the Swiss Roadmap for geological CO2 storage through knowledge acquisition and transfer, as well as capacity building. DemoUpStorage exploits the opportunities created by the parallel P&D project DemoUpCARMA to transport 1000 tons of Swiss biogenic CO2 to Iceland, where the company Carbfix will use a new injection technique (using seawater instead of fresh water) and a new injection site to permanently store CO2 in basaltic formations near the coast, thus making a key step towards a CO2 storage hub in Icelandic basalts available also for Swiss emitters.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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La stratégie suisse en matière de climat et d'énergie prévoit le captage du CO2 et son stockage souterrain, éventuellement à l'étranger, parmi les mesures nécessaires pour atteindre la neutralité carbone d'ici 2050. DemoUpStorage aborde deux conditions importantes pour la mise en œuvre de cette stratégie : premièrement, il s'agit de démontrer la sécurité du stockage du CO2 dans le basalte islandais. CO2 dans le basalte islandais en démontrant les travaux de Carbfix grâce à de nouvelles techniques de surveillance géophysique et géochimique denses. Le deuxième besoin est de soutenir la feuille de route suisse pour le stockage géologique du CO2 par l'acquisition et le transfert de connaissances et le renforcement des capacités. DemoUpStorage utilise les possibilités créées par le projet P&D parallèle DemoUpCARMA pour transporter 1000 tonnes de CO2 biogénique suisse en Islande, où la société Carbfix a mis au point une nouvelle technique d'injection (utilisant de l'eau de mer au lieu d'eau douce) et un nouveau site d'injection pour stocker durablement le CO2 dans des formations basaltiques proches de la côte. Il s'agit d'une étape importante vers la création d'un centre de stockage de CO2 dans les basaltes islandais, qui pourrait également être utilisé par les émetteurs suisses.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Das DemoUpStorage-Projekt, mit dem Titel „Demonstration und Hochskalierung von Lösungen für die CO2-Speicherung für ein Netto-Null-Schweiz“, hat zum Ziel, moderne geophysikalische Überwachungs-techniken in Kombination mit geochemischen Beobachtungen an der Carbfix-Injektionsanlage in Helguvík (Island) zu erproben. Helguvík dient als Demonstrationsstandort im Feldmassstab, an dem die Injektion von in salzhaltigem Grundwasser (ähnlich Meerwasser) gelöstem CO2 in Basaltformationen und dessen mineralische Speicherung getestet wird. Dies stellt einen wichtigen Schritt dar, um die we-sentliche Einschränkung durch die Nutzung von Süsswasser bei dieser Methode zu überwinden und eröffnet neue Perspektiven für die CO2-Speicherung im Offshore- und Küstenbereich.Die Vor-Ort-Ar-beiten werden durch numerische Modellierungen und Laboruntersuchungen unterstützt. Durch die Durchführung von CO2-Speicherungsforschungen in Gebieten mit geeigneten Basaltformationen liefert DemoUpStorage der Schweiz die dringend benötigten wissenschaftlichen, technischen und gesell-schaftlichen Grundlagen, um von Pilotversuchen zur vollständigen industriellen Umsetzung der trans-nationalen Kohlenstoffspeicherung zu gelangen. DemoUpStorage wurde als multidisziplinäres Pilotprojekt konzipiert, das Geowissenschaften (Standort-charakterisierung, Laborarbeiten), Ingenieurwissenschaften (Überwachungstechnologien) und Sozial-wissenschaften (Akzeptanz, Kommunikation) innerhalb des übergeordneten Schweizer De-moUpCARMA-Programms vereint.Obwohl während der Projektlaufzeit keine Beobachtungen auf Hin-dernisse für die Injektion von in salinem Grundwasser gelöstem CO2 hindeuteten, liess das begrenzte injizierte CO2-Volumen keine abschliessenden Aussagen über unterirdische Prozesse wie die Minerali-sierung während der Dauer des DemoUpStorage-Projekts zu. Erneute Injektionen an diesem Standort durch Carbfix ab Oktober 2025 im Rahmen eines anderen Projekts unterstützen weiterhin die Haupt-ziele des Projekts. Gesteinsphysikalische Modellierungen und synthetische (numerische) seismische Crosshole-Studien bestimmten die Menge der Mineralfällung, die erforderlich ist, um seismische Veränderungen nachwei-sen zu können, und identifizierten geeignete Untersuchungsgeometrien. Diese Ergebnisse helfen, die Bedingungen zu bestimmen, unter denen zeitabhängige geophysikalische Überwachung möglich ist, und liefern Hinweise für das optimale Design industrieller Standorte. Laboruntersuchungen innerhalb des Projekts zeigten eine rasche Karbonatfällung sowie messbare Reduktionen von Porosität und Per-meabilität. Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, realistische Randbedingungen und Gestaltungsrichtli-nien für das Injektivitätsmanagement zu definieren, einschliesslich der Fokussierung auf hochperme-able Fliesspfade, gestufte Injektionsstrategien und Notfallmassnahmen. DemoUpStorage ermöglichte eine umfassende Charakterisierung des Basaltreservoirs in Helguvík und lieferte eine detaillierte geo-logische, mineralogische und geophysikalische Ausgangsbasis des Injektionsstandorts sowie ein ver-bessertes Verständnis von Porosität, Permeabilität und Kluftnetzwerken. Das Projekt entwickelte und validierte neue Überwachungsansätze, die Vor-Ort Gasanalyse (miniRUEDI), elektrische Wider-standstomographie (ERT) und seismische Crosshole-Tomographie integrieren, um die CO2-Migration und -Mineralisierung über die Zeit zu beobachten. Numerische Simulationen legten Nachweisgrenzen fest und verbesserten das Verständnis darüber, wie diese Methoden den CO2-Transport, chemische Reaktionen und Mineralisierung in Echtzeit verfolgen können. Laborversuche an Basaltproben des In-jektionsstandorts quantifizierten die geochemischen und hydromechanischen Effekte und zeigten, wie CO2-angereichertes Salzwasser die Fliesseigenschaften des Basalts verändert (z. B. Permeabilitätsre-duktion, Porenverstopfung, Druckschwankungen). Diese Daten ermöglichten die Korrelation zwischen Labor- und Feldmassstab. DemoUpStorage generierte übertragbares Wissen für zukünftige Projekte, dokumentierte die gewonne-nen Erkenntnisse in der Reservoircharakterisierung, Injektionslogistik und Überwachung und stellte of-fene Datensätze und Methoden bereit, die künftige Schweizer oder internationale In-Situ-Mineralspei-cherungsinitiativen leiten können. Das Projekt leistet einen bedeutenden Beitrag zur Netto-Null-Road-map der Schweiz, indem es im Rahmen des DemoUpCARMA-Programms eine reale experimentelle Plattform entwickelt, die die CO2-Abscheidung in der Schweiz mit der geologischen Speicherung im Ausland verbindet.
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Schlussbericht
(Englisch)
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The DemoUpStorage project, entitled “Demonstration and Upscaling of Solutions for CO2 Storage for a Net-Zero Switzerland”, aims to test advanced geophysical monitoring techniques combined with geo-chemical observations at the Carbfix injection site in Helguvík, Iceland. Helguvík serves as a field-scale demonstration site trialling the injection of CO2 dissolved in saline groundwater similar to seawater into basalt formations and mineral storage. This is an important step towards overcoming the major limitation associated with freshwater use of this method, opening new perspectives for offshore and nearshore CO2 storage. The in-situ operations are supported by numerical modelling and laboratory experiments. By conducting CO2 storage research where suitable basalt formations exist, DemoUpStorage provides Switzerland with the scientific, technical, and social foundations, urgently needed to scale from pilot testing to full-scale industrial deployment of transnational carbon storage. DemoUpStorage was conceived as a multidisciplinary pilot project, combining geosciences (site char-acterization, laboratory work), engineering (monitoring tools), and social sciences (acceptance, commu-nication) within the broader Swiss DemoUpCARMA project. While no observations during the project indicated barriers to injections of CO2 dissolved in saline groundwater, the limited volume of CO2 injected precluded conclusive observations on subsurface pro-cesses such as mineralization during the DemoUpStorage project duration. Renewed injections at this site by Carbfix from October 2025 as part of a different project continue to support the project’s main objectives. Rock physics modelling and synthetic crosshole seismic studies defined the amount of mineral precipi-tation required to produce detectable seismic changes and identified the appropriate survey geometries. These results help determine the conditions under which time-lapse geophysical monitoring is feasible and guide the optimal design for industrial-scale sites. Laboratory experiments carried out within the project showed measurable reductions in porosity and permeability along with potential rapid precipita-tion of carbonates or other secondary minerals. These findings contribute to defining realistic boundary conditions and design guidelines for injectivity management, including targeting high-permeability flow paths, staged injection strategies, and contingency measures. DemoUpStorage enabled a comprehensive characterization of the Helguvík basalt reservoir, providing a detailed geological, mineralogical, and geophysical baseline of the injection site as well as improved understanding of porosity, permeability, and fracture networks. The project developed and validated new monitoring approaches, integrating on-site dissolved gas analysis (miniRUEDI), electrical resistivity tomography (ERT), and crosshole seismic tomography to observe CO2 migration and mineralization over time. Numerical simulations established detection limits and improved understanding of how these methods can track CO2 transport, reactions, and mineralization in real time. Laboratory experiments on basalt samples from the injection site quantified the geochemical and hydromechanical effects, showing how CO2-enriched saline water alters basalt flow properties (e.g., permeability reduction, pore clogging, pressure variations). These data enabled the correlation between laboratory and field scales. DemoUpStorage generated transferable knowledge for future projects, documenting lessons learned in reservoir characterization, injection logistics, and monitoring. It also provided open datasets and meth-ods that can guide future Swiss or international in-situ mineral storage initiatives. The project makes a significant contribution to Switzerland’s net-zero roadmap by developing a real-world experimental platform within the DemoUpCARMA project, linking Swiss CO2 capture with geological storage abroad.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le projet DemoUpStorage, intitulé « Démonstration et mise à l’échelle de solutions de stockage du CO2 pour une Suisse neutre en carbone », vise à tester des techniques avancées de surveillance géophy-sique combinées à des observations géochimiques sur le site d’injection Carbfix à Helguvík, en Islande. Ce site sert de terrain d'expérimentation pour l’injection de CO2 dissous dans de l’eau souterraine saline, similaire à l’eau de mer, dans des formations basaltiques afin d’assurer le stockage par minéralisation. Cette étape est importante pour surmonter la principale limitation de cette méthode liée à l’utilisation d’eau douce, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour le stockage du CO2 en mer et en zone cô-tière. Les opérations sur le site sont appuyées par des modélisations numériques et des expériences en laboratoire. En menant des recherches sur le stockage du CO2 dans des régions où existent des formations basaltiques appropriées, DemoUpStorage fournit à la Suisse les bases scientifiques, tech-niques et sociales indispensables pour passer de la phase pilote à la mise en oeuvre industrielle à grande échelle du stockage transnational du carbone. DemoUpStorage est un projet pilote multidisciplinaire combinant les géosciences (caractérisation du site, travaux de laboratoire), le travail d’ingénieur (outils de surveillance) et les sciences sociales (ac-ceptation, communication), dans le cadre plus large du projet suisse DemoUpCARMA. Bien qu’aucune observation au cours du projet n’ait mis en évidence d’obstacles à l’injection de CO2 dissous dans une eau souterraine saline, le volume limité de CO2 injecté n’a pas permis d’observations concluantes des processus souterrains tels que la minéralisation durant la durée du projet DemoUpStorage. De nouvelles injections sur ce site par Carbfix à partir d’octobre 2025, dans le cadre d’un autre projet, continuent de soutenir les principaux objectifs du projet. La modélisation géophysique des roches et les études sismiques synthétiques entre forages « cross-hole » ont permis de déterminer la quantité de précipitation minérale nécessaire pour produire des chan-gements sismiques détectables et d’identifier les géométries de relevé sismique appropriées. Ces ré-sultats contribuent à définir les conditions dans lesquelles la surveillance géophysique en temps différé est réalisable et à guider la conception optimale des sites à l’échelle industrielle. Les expériences de laboratoire menées dans le cadre du projet ont montré une précipitation rapide de carbonates ainsi qu’une réduction mesurable de la porosité et de la perméabilité. Ces résultats aident à définir des con-ditions limites réalistes et des directives de conception pour la gestion de l’injectivité, notamment en ciblant les zones à forte perméabilité, en prévoyant des stratégies d’injection en plusieurs étapes et en mettant en place des mesures de contingence. DemoUpStorage a permis de caractériser de manière approfondie le réservoir basaltique d’Helguvík, fournissant une base géologique, minéralogique et géophysique détaillée du site d’injection, et permet-tant une meilleure compréhension de la porosité, de la perméabilité et des réseaux de fractures. Le projet a permis de développer et valider de nouvelles approches de surveillance intégrant l’analyse des gaz dissous sur site (miniRUEDI), la tomographie de résistivité électrique (ERT) et la tomographie sis-mique entre forages(cross-hole), afin d’observer la migration et la minéralisation du CO2 dans le temps. Les simulations numériques ont permis d’établir les seuils de détection et d’améliorer la compréhension de la manière dont ces méthodes peuvent suivre le transport, les réactions et la minéralisation du CO2 en temps réel. Les expériences de laboratoire réalisées sur des échantillons de basalte prélevés sur le site d’injection ont permis de quantifier les effets géochimiques et hydromécaniques, et de montrer com-ment l’eau saline enrichie en CO2 modifie les propriétés d’écoulement du basalte (par ex. réduction de la perméabilité, colmatage des pores, variations de pression). Ces données ont permis d’établir une corrélation entre les observations à l’échelle du laboratoire et du terrain. DemoUpStorage a généré des connaissances transférables pour de futurs projets, en documentant les leçons tirées en matière de caractérisation des réservoirs, de la logistique d’injection et de la surveil-lance. L’ensemble des données et des méthodes sont mis à disposition publiquement pouvant guider de futures initiatives suisses ou internationales de stockage par minéralisation in situ. Le projet apporte une contribution significative à la feuille de route de la Suisse vers la neutralité carbone, en développant une plateforme expérimentale réelle dans le cadre du projet DemoUpCARMA, qui relie la capture du CO2 en Suisse au stockage géologique à l’étranger.
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