Chemically Accelerated CO2 Mineralization in Basaltic Rocks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MS Thesis) Master Thesis Report.pdf Restricted to Repository staff only until 13 May 2027. Download (4MB)

Arabic Abstract

ُعد االرتفاع المتسارع في مستويات ثاني أكسيد الكربو نالعوامل الرئيسية المؤدية إلى تغير المناخ، مما يستدعي تطوير وسائل آمنة ودائمة الحتجاز الكربون. وتوفر الصخور النارية التفاعلية حالً تخزينيا ً دائما ً ومستقرا ً من الناحية الديناميكية الحرارية؛ إذ يتفاعل ثاني أكسيد الكربون المحقون لتكوين كربونات صلبة مستقرة. إال أن ⁺Ca²⁺) ، Mg²⁺ ، (Fe² ع الكاتيونات المرتبطة بالمعادن في هذه الصخور م التطبيق واسع النطاق لهذه التقنية يواجه تحديات، أبرزها البطء الطبيعي في معدل ذوبان معادن السيليكات تحت يونات التفاعلية الالزمة لترسيب ظروف الضغط والحرارة والملوحة في المكامن، مما يحد من سرعة تحرير الكات . الكربونات لتسريع عملية الذوبان، وأظهرت هذه GLDA و EDTA و DTPA وقد تم بحث استخدام العوامل المخلبية مث لالمواد إمكانات واعدة، إال أن أداءها النسبي، واستقرارها في البيئات الغنية بثاني أكسيد الكربون، وتأثيرها المباشر ءة احتجاز المعادن في أنظمة البازلت لم تُدرس بشكل كافٍ . على كفا تركز هذه الدراسة على تقييم إمكانية استخدام العوامل المخلبية لتعزيز تمعدن ثاني أكسيد الكربون في التكوينات يونات باستخدام تجارب إذابة المساحيق تحت ظروف الضغط الجوي دراسة حركية الذوبان وإطالق الكات - :النارية البازلتية. سيتم إجراء تجارب مخبرية على ثالثة مستويات دراسة التفاعلية السطحية والتحوالت المعدنية من خالل تعتيق رقائق الصخور على المدى القصير - وضغط عالٍ لثاني أكسيد الكربون افة ً إلى الخصائ صتقييم التأثيرات طويلة المدى على البنية المسامية والنفاذية وتكو ّن الكربونات، إض الميكانيكية للصخور . وسيتم استخدام تقنيات تحليلية متعددة تشم لومن المتوقع أن تسهم نتائج هذه الدراسة في تطوير منهج كيميائي مُحسَّن لتسريع تمعدن ثاني أكسيد الكربون، بم اعم الحلول القابلة للتطبيق على نطاق يوفر مسارا ً عمليا ً للتخزين السريع والدائم للكربون في المكامن النارية، ويد .واسع لتحقيق الحياد الكربوني التخفيف من تغيير المناخ، الحياد الكربوني، تمعدن ثاني اكسيد الكربون، االضافات الكيميائ ي

English Abstract

Rapidly increasing levels of human-made carbon dioxide (CO2) in the atmosphere is a key factor in climate change and there is a need to come up with safe and permanent methods of carbon sequestration. Reactive igneous rocks contain a thermodynamically stable permanent storage solution; CO2 injected into reactive rocks reacts with mineral-bound cations (Ca2+, Mg 2+, Fe2 +) to form solid carbonates. Its large-scale use is however limited by the intrinsically slow rate of dissolution of silicate minerals to reservoir pressure temperature-salinity conditions that restrict the rapid mobilization of reactive cations needed to precipitate carbonate. Dissolution acceleration by chelating agents, including DTPA, EDTA, and GLDA, has been investigated and shown to have potential, but their relative performance, stability in CO2-rich conditions, and direct effects on trapping efficiency of minerals in basalt systems have not been well studied. The study will focus on examining how chelating agents can be used to increase CO2 mineralization in basaltic igneous formations. In laboratory experiments, the research will xvi be done at the three scales, (i) experiments of dissolution kinetics and cation release by means of powder dissolution studies at ambient and high-pressure CO2, (ii) experiments of surface reactivity and mineralogical transformation by means of short-term rock chips aging, and (iii) experiments of long-term influences of process on pore structure, permeability, and carbonate formation, in addition to mechanical properties. Analytical techniques including ICP-OES, TIC, XRD, XRF, SEM-EDS, TGA, Vp/Vs, scratch test, and micro-CT will be applied to comprehensively characterize fluid chemistry, solid-phase alterations and mechanical alterations. The findings are expected to establish an optimized chemical approach for accelerating CO2 mineralization, providing a pathway for rapid, permanent carbon storage in igneous reservoirs and contributing to scalable solutions for achieving carbon neutrality. Keywords: climate change mitigation, carbon neutrality, CO2 mineralization, chemical additives

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Reservoir Engineering and Management
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Thesis Advisor:	Muhammad Shahzad Kamal,
Thesis Committee Members:	Mohamed Mahmoud, Shirish Patil,
Depositing User:	ZAHRAH GHANNAM (g202411460)
Date Deposited:	14 May 2026 06:13
Last Modified:	14 May 2026 06:13
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144284