Captura e Armazenamento de Carbono: Alternativas Tecnológicas para um Mundo Dependente de Combustíveis Fósseis

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1 Captura e Armazenamento de Carbono: Alternativas Tecnológicas para um Mundo Dependente de Combustíveis Fósseis Rodrigo S. Iglesias FENG/CEPAC/PUCRS 1

2 Agenda Efeito estufa e aquecimento global Dependência de combustíveis fósseis Alternativas tecnológicas Armazenamento geológico Alguns mitos e verdades CCS no contexto brasileiro CEPAC 2

3 Efeito estufa Fenômeno natural 3

4 4

5 5

6 6

7 Previsões para este século IPCC 7

8 População = Energia 8

9 2006 9

10 Não há solução mágica Pacala, S. & R. Socolow (2004) Stabilization Wedges: Solving the Climate Problem for the Next 50 Years with Current Technologies. Science, 305,

11 CCS (carbon capture & storage) - 20% em sem CCS, custos para redução de emissões aumentariam em 40% em 2050 (IEA) IPCC IEA 11

12 CCUS (carbon capture, utilization & storage) CO 2 Capturar Reciclar Armazenar 12

13 Reciclar 13

14 Problema: escala Emissões anuais: 28,4 Gt CO 2 x

15 Capturar CO 2 na atmosfera: 0,039% em volume 15

16 Alvo: Grandes fontes estacionárias emissoras de CO 2 Usinas de geração de energia a gás ou carvão Refinarias Siderúrgicas Cimenteiras Indústria de fertilizantes outras... 60% emissões globais GHGs 16

17 Armazenar Armazenamento oceânico custo riscos elevados ao ecosistema 17

18 Armazenamento terrestre/biomassa permanência escala Emissões armazenadas pelo projeto de CCS Sleipner (Noruega) / ano (1 Mt CO 2 ) = 2 x área Grande Porto Alegre 18

19 Armazenamento geológico Emissões acumuladas até 2050 ~ 145 Gt CO 2 Capacidade global de armazenamento em formações geológicas Gt CO 2 (IEA, 2008) 19

20 Ciclo do carbono CCS - Devolver o carbono ao subsolo Muito rápido Rápido Lento Muito lento 20

21 Seleção e Caracterização do Site Captura Transporte Monitoramento Armazenamento Geológico 21

22 Características de um reservatório geológico 22

23 Aqüíferos salinos Campos de óleo/gás EOR/EGR Capacidade estimada Camadas de carvão - ECBM (Gt CO 2 ) (IPCC,2005) Campos de petróleo: Aquíferos salinos: Camadas de Carvão:

24 Segurança do armazenamento antes, durante, após 24

25 Projetos existentes Sleipner, Noruega (Mar do Norte) 1 Mt CO 2 / ano desde

26 Projetos existentes In Salah, Argélia 0.9 Mt CO 2 / ano desde

27 Projetos existentes Weyburn-Midale, E.U.A/Canadá 2.8 Mt CO 2 / ano (EOR) desde

28 Projetos existentes Snøhvit, Noruega (Mar do Norte) 0.7 Mt CO 2 / ano (EOR) desde

29 Em total, cerca de 23 Mt CO 2 são armazenados por ano (GCCSI, 2012). Emissões capturáveis: ~ 13.5 Gt CO 2 (IPCC, dados de 2005) Necessárias 600 x capacidade atual 29

30 Perspectivas (IEA Roadmap, 2009) 3400 projetos em 2050, capturando ~ 10 Gt Inv. Anual até 2020 ~ U$ 3-4 bi países desenv. (U$ bi países em desenv.) 30

31 +8 Projetos Comerciais Integrados (LSIP) em construção estimativa de armazenamento em 2015: 36 Mt CO 2 (70% do previsto pelo roadmap IEA para 2015) É necessário acelerar o ritmo... Relatório GCCSI Agosto

32 Fonte: Relatório GCCSI Agosto

33 33 Fonte: Relatório GCCSI Agosto 2012

34 Desafios 34

35 Pênalti energético 35

36 Regulamentação e legislação da atividade Mecanismos de financiamento (MDL ou outro) Percepção pública 36

37 Alguns mitos e verdades sobre armazenamento geológico 37

38 Riscos do armazenamento 38

39 Consequências inesperadas ao ecossistema Reservatórios naturais de CO 2 39

40 Gás natural armazenado há décadas em sub-superfície na Europa e E.U.A. 40

41 Terremotos podem liberar o CO 2 armazenado California, início do Séc. XX 41

42 Consequências do vazamento de CO 2 / toxicidade Lago Nyos, R. Camarões - vulcão inativo, acumula CO 2 no fundo mortos em 1986 (25 km) 42

43 Consequências do vazamento de CO 2 / toxicidade - Baixa toxicidade - Não-inflamável - Provável risco principal: vazamento por poços abandonados 43

44 Empresas petrolíferas investem mais em CCS para continuar explorando combustíveis fósseis - Domínio da tecnologia - Dados geológicos - Oportunidade de negócio 44

45 Governo/empresas deixam de investir em renováveis por investir em CCS Sleipner (Noruega): Movimentação financeira anual de ca. US$ 10 milhões. BP Solar Madri, Espanha: Investimentos de US$ 150 milhões. Ventos do Sul, RS: Investimentos de US$ 330 milhões. PETROBRAS Eólica, Macau, RN: Investimentos US$ 1,9 milhões. 45

46 Brasil Geração de energia (2009) 46

47 Brasil Emissões de CO 2 (2005) Processos industriais 1,7 Tratamento de residuos 2,2 Energia 16,4 Desmatamento 57,2 Agropecuária 22,1 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 47

48 CCS no Brasil Projeto EOR Campo Buracica (PETROBRAS) Iniciado em 1991 (finalizado) Buracica Oil fields Gas fields 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 48

49 CCS no Brasil Projeto Piloto CCS/EOR Campo Miranga (PETROBRAS/IFP) Iniciado en 2007 (Injeção: 2009) ~200 ktco 2 / ano Miranga Oil fields Gas fields 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 49

50 Pré-Sal potencial importante Petróleo do Pre-Sal: Teor elevado de CO 2 (estimado 8-12% - campo de Tupi) Compromisso de não emitir para a atmosfera, capturando e armazenando (ou utilizando para EOR) offshore 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 50

51 Captura - oxicombustão Projeto PETROBRAS / CCP III, Parana Oxicombustão em FCC (Fluidized Catalytic Cracking processo de maior emissão no refino de petróleo) 51

52 Regulamentação e legislação da atividade Percepção pública MDL (Mecanismos de Desenvolvimento Limpo) 52

53 Iniciativa conjunta da PUCRS (Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul) e a Rede de Sequestro de Carbono e Mudanças Climáticas do CENPES/PETROBRAS CEPAC/PUCRS/PETROBRAS Centro de Excelência e Inovação em Pesquisa sobre Petróleo, Recursos Minerais e Armazenamento de Carbono 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 53

54 IFP Reunião IFP/PETROBRAS Projeto NGCAS (IFP/BP) CCS Campo Forties, Mar do Norte 2003 Linha do Tempo I Seminario Internacional Mudanças Climáticas e Sequestro de Carbono PETROBRAS (Rio de Janeiro) 2006 Inauguração do CEPAC e 1ro Capacity Building Workshop do CSLF no Brasil (Porto Alegre) Novos projetos: Hidratos de Metano, Pré-Sal Novo nome 2010 I er Roadmap Tecnológico CCS (Rio de Janeiro) Criação da Rede de Sequestro de Carbono e Mudanças Climáticas (CENPES / PETROBRAS) 1ro Projeto de CCS aprovado pela a Rede do CENPES com Universidades (CEPAC) do Roadmap Tecnológico e de Sustentabilidade CCS (Porto Alegre e Rio de Janeiro) 2009 Projeto Piloto CBM/ECBM 2011/2012 Missões oceanograficas Ampliação infraestrutura CEPAC 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 54

55 Infra-estrutura Edifício principal com 1100 m 2, localizado no principal parque tecnológico do Brasil (TECNOPUC/PUCRS) 55

56 Ampliación Infra-estructura 1100 m m 2 (7 andares) 8 novos laboratórios (Início 12/2012; Término 2013) 56

57 Recursos humanos 20 professores (tempo parcial) 4 professores (tempo integral) 12 pesquisadores (t. integral) 18 estudantes de PG 14 estudantes de graduação 2 técnicos de laboratório 57

58 Recursos humanos Departamentos/Faculdades Engenharias Química Física Geografia Etc. 58

59 Pesquisa Hidratos de metano Shale gas Gaseificação de carvão/biomassa 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 59

60 Pesquisa 60

61 Pesquisa Caracterização de reservatórios / geoquímica interação CO 2 rocha-fluido Acoplamento fontes-sumidouros Monitoramento ambiental 61

62 Potencial no Brasil Bacias sedimentares con projetos P&D Paraná (Proximidade Fontessumidouros) Recôncavo (EOR) Campos (Pre-Sal) Santos 30/11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 62

63 Color map Kaolinite from moles/cm 3 (White) to moles/cm 3 (Red) mid moles/cm 3 (Yellow) Contour CO 2 (g) from 0 fugacity to 80 fugacity by interval of 10 Caracterização/ geoquímica Petrografia STM DRX Experimentos batch / plug flow Modelagem numérica m Kaolinite (moles/cm 3 ) 500 m t = 100 years Wed Oct /11/2012 Oficina CCS - São Sebastião/SP 63

64 Cimento Integridade de poços para CO 2 64

65 SIG Georeferenciação e integração de dados para captura, transporte e armazenamento de carbono 65

66 Atlas CO 2 Atlas brasileiro de captura, transporte e armazenamento de carbono 66

67 Cursos CCS CEPAC/CSLF Projeto CEPAC/CSLF: 4 cursos (básicos e avançados) sobre CCS 67

68 Cursos CCS CEPAC/CSLF 1 ro curso: Agosto/ palestrantes (nacionais e estrangeiros) 75 participantes (academia, governo, indústria, ONGs), sem custos 68

69 Cursos CCS CEPAC/CSLF Visitas a laboratórios do CEPAC e experimento de campo 69

70 Cursos CCS CEPAC/CSLF Próxima edição(avançado): Janeiro/

71 Para mais informações: Obrigado pela atenção! 71

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