CAPTURA E SEQUESTRO GEOLÓGICO GICO DE CARBONO TECNOLOGIAS E PERSPECTIVAS PARA UTILIZAÇÃO NO BRASIL CRÉDITOS DE CARBONO E MDL.

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) Escola Politécnica & Escola de Química (POLI & EQ) Programa de Engenharia Ambiental (PEA) Disciplina: Ecologia Industrial CAPTURA E SEQUESTRO GEOLÓGICO DE CARBONO (CCGS) TECNOLOGIAS E PERSPECTIVAS PARA UTILIZAÇÃO NO BRASIL CRÉDITOS DE CARBONO E MDL Apresentação: 1. Efeito Estufa e Mudanças Climáticas; 2. Captura e armazenamento potencial de erro geológico humano de carbono na Indústria - (Carbon Capture and Geological Storage CCGS); 3. Gerenciamento de risco, política e regulação; 4. Perspectiva de utilização de CCGS no Brasil; 5. Protocolo de Kyoto e CDM Victor Paulo Peçanha Esteves victoresteves@poli.ufrj.br 20 de setembro de Efeito Estufa e Mudanças as Climáticas: Composição da atmosfera: Outros (1%) 1. Efeito Estufa e Mudanças as Climáticas: Sem efeito estufa: Oxigênio (21%) Nitrogênio (78%) T média = 18 ºC 1. Efeito Estufa e Mudanças as Climáticas: Efeito estufa e a exuberância da vida: 1. Efeito Estufa e Mudanças as Climáticas: Efeito estufa antropogênico: CO 2 N 2 O CFC CH 4 T média = 15 ºC Efeito estufa natural T média = 15 ºC + ΔT Efeito estufa antropogênico

2 Atividades antropogênicas que contribuem para o crescimento das emissões de CO 2 : Usinas termoelétricas que utilizam a queima de combustíveis para a geração Uma de energia ferramenta elétrica; de avaliação para identificar o Extração de combustíveis fósseis; Processos industriais que utilizem qualquer forma de combustão; Veículos terrestres, aquáticos ou aéreos que utilizem motores a combustão e Queimadas para limpeza de áreas destinadas a agricultura ou ao plantio de pastos para pecuária. Principais Gases de Efeito Estufa: 1. Existentes desde antes da atuação antrópica pica: CO 2 NH 4 N 2 O 2. Compostos quimicos criados pelo homem: PFC CFC HFC HCFC SF 6 GWP (Global Warming Potencial) GWP (Global Warming Potencial) Gás GWP Uma ferramenta CO 2 de avaliação para 1 identificar o potencial CH de 4 erro humano na 21Indústria N 2 O 310 CFC CFC HFC HFC CF C 2 F C 4 F C 6 F SF Inventário de Emissões: USA 2008 EU 2008 Brasil 2005 Mt CO 2 eq. Mt CO 2 eq. Mt CO 2 eq. CO ,400 83,9% 3.062,000 82,3% 1.637,905 74,70% CH 4 676,700 9,6% 302,000 8,1% 380,241 17,34% N 2 O 310,800 4,4% 282,000 7,6% 169,259 7,72% FCs e HFCs 136,00 1,9% 66,000 1,8% 4,593 0,21% SF 6 16,100 0,2% 9,000 0,2% 0,602 0,03% Total 7.061,00 100% 3.721, % 2.192, ,00% Fontes: USEPA, 2011, EEA, 2010 e MCT BRASIL, 2010 Emissões de GEE nos países desenvolvidos (sem MUT e Silvicultura) (IEA, 2011) Emissões de GEE no Brasil Inventário de Emissões 2005 (MCT, 2010) Total Energy Primary Supply (IEA, 2011):

3 Cenários para redução das emissões de CO 2 : Energy Technology Perspectives 2010 (IEA International Energy Agency) Etapas do processo de CCGS: Etapas do Processo de CCGS 1. Separação ou Captura 2. Desidratação e Compressão 3. Transporte 4. Injeção 5. Armazenamento e Monitoração 19% de (57-14) = 8,17 Gt / ano Etapas da CCGS Separação ou Captura Etapas da CCGS Separação ou Captura Adsorção Física Processos onde a separação é viável: vel: Exploração e refino de hidrocarbonetos Gaseificação de Carvão Mineral Produção de hidrogênio Processos industriais que utilizam a combustão Métodos empregados potencial na separação de erro do humano CO2: na Indústria Adsorção Física Oxicombustão Absorção Química Filtragem por membranas Unidades de produção de hidrogênio de Port Arthur, TX da Air Products, selecionados na fase II do Industrial Carbon Capture and Sequestration Program (ICCS) do US DOE). SMR Steam Methane Reformer = Reformador do Metano com vapor PSA Pressure Swing Adsorption = Adsorção por Balanço de Pressão VSA Vacuum Swing Adsorption = Adsorção por Balanço de Vácuo Etapas da CCGS Separação ou Captura Oxicombustão Etapas da CCGS Separação ou Captura Absorção Química Sistema de oxicombustão em uma usina termelétrica a carvão pulverizado. ALSTOM POWER, CAP (Chilled( Ammonia Process) ALSTOM POWER CO 2 (g) CO 2 (aq) (NH 4 ) CO 2 3 (aq aq) ) + CO 2 (aq)) + H 2 O(l) 2(NH )HCO 4 3 (aq aq) (NH )HCO 4 3 (aq aq) (NH )HCO 4 3 (s) (NH 4 ) CO 2 3 (aq) (NH )NH 4 2 CO 2 (aq aq) ) + H O (l) 2 SO 2 (g) + 2NH 3 (g) + H 2 O(aq aq) (NH 4 )2SO 3 (aq) (NH 4 ) 2 SO 3 (aq)+ ½(O 2 )(g) (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) HTC ITC

4 Etapas da CCGS Separação ou Captura Absorção Química Mountaineer Power Plant da AEP West Virginia 1300 Mw Planta de Validação de Sequestro Geológico: 20 Mw / 1300 Mw (1,5%) Operação de out 2009 a mai 2011 (6500 h) Captura: 50 ktco2 Armazenamento: 37 ktco2 Planta Comercial: 235 Mw / 1300 Mw (18%) Selecionada em 2009 no programa Clean Coal Power Iniciative (USDOE) - U$ 334 milhões Previsão: 2015 Situação Atual HOLD WEST VIRGINIA OHIO Chaminés Transporte de Carvão Turbina a vapor = 1,8 M HP 2 Geradores AC = 1,3 G Watts Queimadores dos Geradores de Vapor Planta de Validação de Captura de CO2 Planta de Validação de captura de CO2

5 Chaminés Bomba de injeção (centrífuga de múltiplos m estágios) Brian Sherrick Transporte de Carvão Etapas da CCGS Desidratação, Compressão e Transporte Carbodutos de 1100 a 3100 psi Campos maduros de produção de hidrocarbonetos EOR (Enhanced Oil Recovery) Aquíferos salinos Jazidas de Carvão ECBM (Enhanced Coal Bed Methane Recovery) Cavernas de sal Opção secundária nos campos do pré sal. Tanques de 250 a 400 psi Campos maduros de produção de hidrocarbonetos EOR (Enhanced Oil Recovery) Campos maduros de produção de hidrocarbonetos MIRANGA (Bahia) Visitas: : MIRANGA (Bahia) Weyburn (Canadá)

6 Campos maduros de produção de hidrocarbonetos MIRANGA (Bahia) Campos maduros de produção de hidrocarbonetos Weyburn Local de Injeção Local de Captura em operação Great Plains Synfuels Plant (2 MtCO 2/ano) bomba de Miranga Novo Projeto de Captura (Power Plant) previsão 2012 Antelope Valley Station ( +1 MtCO 2/ano) HOLD WG Bomba de injeção (centrífuga de múltiplos m estágios) bomba de Mountaineer WV Campos maduros de produção de hidrocarbonetos Weyburn (Canadá) Campos maduros de produção de hidrocarbonetos Weyburn (Canadá) 2020 Fonte: Apresentação da Cenovus na Missão Petrobrás / UFRJ Março 2011 Weyburn Aquíferos salinos Ex: Sleipner (Norway) Aquíferos salinos Ex: Sleipner (Norway) Unidade de Separação Compressão e injeção de CO2 Unidade de Extração de Gás Natural com 9% de CO2 Gás s Natural com 9% de CO 2 Unidade de Extração: Capacidade Estimada = 42 GtCO2 Unidade de Separação, Compressão e Injeção 19% de (57-14) = 8,17 Gt / ano 42 8,17 = 5,14 anos

7 Aquíferos salinos Ex: In Salah (Argélia) Leitos de carvão ECBM (Enhanced( Coal Bed Methane Recovery) Etapas da CCGS Armazenamento e Monitoração Riscos da CCGS: percepção e gerenciamento Tipos de monitoramento: Monitoramento da vazão e pressão da injeção; Monitoramento da distribuição do CO2 no subsolo; Monitoramento da integridade dos poços os de injeção; Monitoramento dos efeitos locais sobre o meio ambiente; Monitoramento através s de uma rede de sensores colocados em pontos distantes dos locais de injeção. Riscos da CCGS: percepção e gerenciamento Plantas Industriais Gestão da tecnologia focada nas causas Especificação de equipamentos e materiais Desenvolvimento de padrões e procedimentos Programas de treinamento Sistemas de CCGS Combinação de perigos naturais e tecnológicos Algumas causas de possíveis vazamentos não dependem da operação da tecnologia. Ações naturais (incluindo ações humanas) aumentam a complexidade do sistema. Necessidade de uma grande ação de monitoramento para identificar anomalias no processo planos de contingência controle antecipativo Alguns dos aspectos que podem modificar uma série de riscos de CCGS: Mudanças as geofísicas e geoquímicas no reservatório rio. terremotos (causa e efeito) População do entorno (causa e efeito) Riscos da CCGS: percepção e gerenciamento Riscos nas etapas de separação, desidratação e compressão Aumento da complexidade da planta industrial Riscos na etapa de transporte USA Km de carbodutos Causas de vazamentos em carbodutos: Corrosão Falha de construção Defeitos de material Movimentação do solo Erro de operação Atividades humanas da população no entorno. Áreas densamente povoadas problemas de aceitação públicap aumento da probabilidade e da severidade (risco) Diferenças entre CO e metano: 2 Dispersão dependência da topografia e da meterologia do local Inflamabilidade Concentração e tempo de exposição Ex: 15% durante 1 minuto inconsciência

8 Riscos da CCGS: percepção e gerenciamento Risco de fuga de CO2 para atmosfera: Causas de vazamentos para superfície: Fraturas ou falhas geológicas gicas pré existentes Fraturas geológicas gicas causadas por movimentos sísmicos s smicos Poços os de produção ou de injeção abandonados (ex. Weyburn > 1000) CO2 + salmoura + cimento degradação Mudanças as a longo prazo das propriedades das rochas do reservatório rio CO2 + salmoura + rochas mudanças as na porosidade e permeabilidade Risco de movimentação subterrânea do CO2: movimentação subterrânea da pluma de CO 2 Formação de acido carbônico alterações geofisicas do solo Carreamento de metais pesados abalos sísmicossmicos Contaminação de Aquíferos Potáveis fratura geológica gica vazamento do CO2 para superfície IPAC CO2 Kerr Investigation Conclusões Riscos da CCGS: percepção e gerenciamento Percepção de Risco A percepção de risco dos experts e do público p em geral é diferente, principalmente no caso de tecnologias novas, não familiares ou complexas. O público p em geral tende a se orientar baseado numa imagem dos riscos s e benefícios de uma tecnologia e não baseado em informações ões científicas. Importância de se investigar a percepção do publico em geral antes de se iniciar o projeto de um empreendimento. Exemplo: Projeto de Barendrech (Holanda) Shell Aprovação e financiamento do governo 10 MtCO2 em 25 anos Reuniões informativas depois do inicio do projeto Oposição da população Cancelamento do projeto Armazenamento onshore x Armazenamento offshore Ex: Utilização de Utsira para armazenamento das emissões Alemanha/Belgica/Holanda (trabalho da Universidade de Utrecht) Regulação pelo mundo: Responsabilidade Governo Federal Política e regulação de CCGS O desenvolvimento de projetos de CCGS depende da aprovação da sociedade civil. As cinco principais preocupações na definição de Política e Regulação de CCGS: vazamento para atmosfera qualidade das águas subterrâneas impactos regionais permanência definição de obrigações e responsabilidades Tratados Internacionais: Londres proibição de exportação de resíduos emenda 2009 exportação de CO2 ainda não ratificada OSPAR Derramamento de Óleo no Atlântico Norte emenda a espera de ratificação OMC Proposta de taxação diferenciada Política e regulação de CCGS Legislação Brasileira: Comissão Brundtland 1987 Nosso Futuro Comum Constituição Brasileira 1988 art 255 Conceito de sustentabilidade Publicação de Estudos Prévios de Impacto Art 24 Competência legislativa conjunta (Federal /Estadual/Municipal) PNMA (81/83) SISNAMA CONAMA CONAMA 01/86 EIA/ RIMA CONAMA 237/97 Licenciamento Ambiental CCGS IBAMA Leis dos Crimes Ambientais (98) O processo de industrialização no Brasil ococrreu nas regiões perto da costa, enquanto no interior desenvolveu se o agro neg negócio. Matriz de Energia Eletríca no Brasil

9 Unidades de Geração de Energia Elétrica em construção Unidades Geradoras de Energia Elétrica Unidades em operação Unidades em construção Evolução da Participação na Geração de Energia Elétrica no Brasil Apesar desta tendência o foco na redução das emissões de GEE no Brasil deve ser o ataque as queimadas, Uma ferramenta resultado da de expansão avaliação das fronteiras para identificar agro pastoris o sobre os biomas amazonico potencial e cerrado. de erro humano na Indústria O segundo foco deverá ser o combate as emissões resultante da exploração das recem descobertas reservas do pré sal sal. A rede de dutos já existentes pode facilitar a inter conecção entre as fontes emissoras Uma e sumidoras ferramenta de avaliação para identificar o Para assegurar o desenvolvimento economico, àmedioprazo, os combustiveis fósseis continuarão Uma ferramenta a ser a base da de matrix avaliação energética. para identificar o CCGS éa única tecnologia viável para mitigar as emissões de GEE em larga escala CCGS éum desafio tecnologico Considerando as recentes descobertas e a crescente regulação ambiental, o desenvoltimento de tecnologia própria em CCGS se torna uma estratégia crucial para o desenvolvimento sustentável do Brasil.

10 OBRIGADO PELA ATENÇÃO