Tecnologia na captura e armazenamento de carbono em subsolo

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1 Tecnologia na captura e armazenamento de carbono em subsolo Discentes: Juliane C. Prado Vinícius F. Bernardo Docente: Profº Dr. César A. Moreira Disciplina: Recursos Energéticos

2 Índice 1) Introdução 2) Tecnologias atuais 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro 4) Considerações

3 Introdução A tecnologia de Captura e Armazenamento do Dióxido de Carbono (CO2) em Reservatórios Geológicos (CCS) é apontada, a curto e médio prazo, como uma das principais ações de mitigação do impacto por GEE. CCS ainda não teve nenhuma metodologia de Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL) aprovada. Tecnologias atuais (visão geral)

4 2) Tecnologias atuais Muitas pesquisas têm se dedicado à avaliação de desenvolvimento de tecnologias para separação de CO 2 em processos industriais, buscando métodos efetivos e economicamente viáveis para a captura e armazenamento de emissões de CO2. As tecnologias para captura de CO2 podem ser dividas em tecnologias de pós-combustão, de pré-combustão e de combustão com oxigênio.

5 2) Tecnologias atuais Pós-combustão: Fontes de CO2 provenientes de combustão em turbinas a gás, fornos e caldeiras totalizam um grande montante lançado na atmosfera. As tecnologias de captura em pós-combustão são a absorção, a adsorção, separação criogênica e as membranas semipermeáveis. Pré-combustão: Nas tecnologias de pré-combustão o gás natural ou combustível gaseificado é convertido em hidrogênio e CO, e posteriormente convertido em CO2. O CO2 a alta pressão é separado do hidrogênio e comprimido para armazenamento, enquanto o hidrogênio é enviado para a combustão com o ar, gerando apenas nitrogênio e água. Combustão com oxigênio: Na combustão com oxigênio, o oxigênio puro é obtido pelo processo de separação do ar, sendo queimado juntamente com o combustível fóssil. O gás exausto é constituído apenas de CO2 e água, da qual o CO2 é facilmente separado por condensação de água.

6 Diferentes rotas tecnológicas para a captura de CO 2. (Salvo o looping químico)

7 2) Tecnologias atuais - separação Absorção: Solventes químicos (Alto gasto energético, baixa eficiência) Fatores técnico-econômicos na escolha -Taxa de vazão -Concentração no exausto -Taxa de remoção desejada -Taxa de vazão do solvente -Gasto energético -Necessidade de resfriamento Absorção: Solventes físicos (Apenas a altas pressões e concentrações de CO2) Histórico Química: A mais utilizada para correntes a baixas pressões. Física: Utilizada a mais de 60 anos pela Indústria petrolífera. Não são utilizadas em larga escala apesar de serem tecnologias bem desenvolvidas

8 2) Tecnologias atuais - separação Adsorção - PSA (Pressure Swing Adsorption) > vasos de pressão com zeólitas. Regeneração Pvaso - TSA (Temperature Swing Adsorption) > vasos de pressão com zeólitas; regeneração distinta - ESA (Electrical Swing Adsorption) > vasos de pressão com fibras de carvão ativado As tecnologias PSA e TSA são utilizadas atualmente na produção comercial de H2, separação de O2 e na remoção de CO2 de gás natural. Porém, a tecnologia de ESA mesmo ainda não estando disponível comercialmente, tem a perspectiva de utilizar menos energia que as outras tecnologias de adsorção apresentadas (IEA, 2002).

9 2) Tecnologias atuais - separação As membranas são barreiras físicas compostas de materiais semipermeáveis que permitem que alguns componentes passem por elas enquanto outros ficam retidos. Os materiais que compõe as membranas podem ser divididos em dois grupos: sintético e biológico. As membranas sintéticas são divididas em dois subgrupos: orgânicas (poliméricas) e inorgânicas. As membranas mais utilizadas para separação de CO2 são as orgânicas poliméricas, porém as membranas inorgânicas cerâmicas também são utilizadas. As membranas também apresentam dois tipos de módulos: espiral e tubular. Estão sendo testados os materiais: carbono, sílica, alumina e zeólitas. Destilação criogênica Princípio básico da destilação

10 2) Tecnologias atuais - separação Quadro Síntese

11 2) Tecnologias atuais Transporte de CO2 Após a captura, na maioria dos casos, o CO2 deve ser transportado para lugares onde é possível seu armazenamento. O transporte de CO2 pode ser realizado nos estados, sólido, líquido e gasoso. Em escala comercial podem ser usados tanques, tubulações e navios para dióxido de carbono em estado líquido ou gasoso. O gás sob pressão atmosférica ocupa um grande volume, para diminuir esse volume o gás é comprimido. O volume do gás pode ser diminuído por liquefação, solidificação ou hidratação. O processo de liquefação já é bastante utilizado para gases como GLP, tornando-se uma forma bastante viável para transporte de CO2, neste processo o CO2 gasoso é comprimido a uma pressão acima de 80 atm, já a solidificação requer mais custos e energia.

12 2) Tecnologias atuais Armazenamento de carbono Existem várias tecnologias de armazenamento de carbono sendo estudadas e algumas já sendo utilizadas, podemos citar o armazenamento oceânico, armazenamento geológico, carbonatação mineral e de resíduos alcalinos. MO + CO2 MCO3 + calor M = Metais alcalinos pouco solúveis na forma de carbonato

13 2) Tecnologias atuais Armazenamento Geológico

14 2) Tecnologias atuais Armazenamento geológico Reservatório depletado de óleo e gás Reservatório mais favorável Poços maduros não produz mais petróleo e gás grandes depósitos de CO2 Empresas já injetavam o CO2 anteriormente pressão causada aumentava o potencial de extração Trapas geológicas naturais - armazenamento mais seguro Reservatórios muito estudados exploração de óleo e gás Modelos - simular e prever movimentações do petróleo ou do gás Mais fácil monitorar as consequências da injeção de CO2

15 2) Tecnologias atuais Armazenamento geológico Camadas de carvão Camadas permeáveis carvão retém CO2 e libera o metano Metano pode ser explorado e comercializado CO2 injetado é adsorvido nos microporos CO2 armazenado em camadas profundas ( m) - condições de P e T geram reações químicas para que o CO2 permaneça armazenado

16 2) Tecnologias atuais Armazenamento geológico Aquíferos Salinos Água no subsolo é tão salobra que não pode ser consumida Ótima alternativa para injetar CO2 - estima-se que retenha até 10 mil gigatoneladas de gás Injeção de CO2 em profundidade maior que 800 m CO2 é solúvel em água - uma parte se dissolve no meio e a outra reage com os minerais presentes no reservatório formando carbonatos que se depositam no fundo Injeção direta nos oceanos Estocagem a grandes profundidades Evitar que retorne para a superfície Não se sabe se é prejudicial à fauna e à flora marinhas do local da injeção

17 2) Tecnologias atuais Sequestro de carbono Sequestro de Carbono Captura e armazenamento seguro do carbono Indireto CO2 atmosférico é absorvido pela fotossíntese incentiva o reflorestamento Direto armazenamento geológico de carbono Armazena em formações geológicas adequadas 5 processos: Captura, Separação, Transporte, Armazenamento geológico e Monitoramento Sucesso - quando o CO2 é armazenado de modo estável por um longo tempo, de forma economicamente viável

18 2) Tecnologias atuais Sequestro de carbono Riscos ambientais do Sequestro de Carbono Direto Transporte de dutos através de áreas populosas Vazamentos em formações geológicas onshore - CO2 ocupa espaços livres do aquífero - contaminação da água Vazamentos em formações geológicas offshore - CO2 se dissolve na água e diminui o ph problemas na fauna e flora

19 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro

20 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro Panorama Mundial Tecnologias mais avançadas - Estados Unidos, Canadá e Noruega Financiamento e aprofundamento e domínio das tecnologias setor privado, governamental e não-governamental Incentivos Internacionais Créditos de carbono Fundos - participação governamental, como na Noruega conseguem recursos pela tributação das emissões de CO2

21 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro EUA experiência em injeção de produtos em reservatórios geológicos há mais de 50 anos Estrutura tecnológica e regulatória consolidada Mais de poços com substâncias injetadas no país

22 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro Canadá CO2 capturado de uma usina termoelétrica dos EUA e injetado em campos de petróleo canadense Regina projeto iniciado em 2000, vida útil de 15 anos União Européia Noruega Primeira planta de captura que opera em escala industrial Instalada em Sleipner, operada pela Statoil desde 1996 Armazenado em aquífero salino profundo no Mar do Norte Referência mundial em captura e armazenamento de CO2 em formações geológicas Deserto da Argélia Um dos poucos projetos em um país não desenvolvido British Petroleum iniciou o projeto em 2004 em In Salah Injeta CO2 em grande profundidade em um aquífero salino

23 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro Panorama Nacional Armazenamentos geológicos no Brasil - Bacias sedimentares

24 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro Panorama Nacional Início da Pesquisa e desenvolvimento de tecnologias - indústria petrolífera (Petrobras) Testes iniciais de injeção de CO2 Bacia do Recôncavo em 1991 Desenvolvimento de pesquisas - indústria de exploração de carvão mineral Principal centro nacional de pesquisa - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) Âmbito público - Ministério da Ciência e Tecnologia responsável por obter créditos de carbono

25 3) O sequestro e armazenamento de carbono no panorama mundial e brasileiro Petrobras Alta presença de CO2 no hidrocarboneto do Pré-sal Aproveitamento e uso do CO2 contido no hidrocarboneto do Pré-sal: reinjeção nos reservatórios do próprio Pré-sal Benefício duplo - aumento da recuperação do hidrocarboneto e a verificação do efetivo armazenamento do CO2 produzido Petrobras - entre 2006 e 2009 investiu $30 milhões em projetos

26 4) Considerações finais Brasil investimentos da Petrobras e indústrias de exploração de carvão mineral Governo do Brasil não tem apoiado de forma contundente a pesquisa e o desenvolvimento desta tecnologia Governos de outros países se mobilizam por novas tecnologias

27 OBRIGADO!