Uma solução potencial para lidar com a mudança climática é armazenar com segurança dióxido de carbono no subsolo em reservatórios dos quais o petróleo foi extraído anteriormente, uma abordagem conhecida como sequestro de carbono. Isto é caro, mas os custos podem ser reduzidos pela extração de qualquer óleo remanescente desses reservatórios ao mesmo tempo em que se introduz o dióxido de carbono. Contudo, tem sido difícil determinar os locais mais apropriados em termos de reter o dióxido de carbono por um longo tempo, bem como maximizar a recuperação de petróleo.

A pesquisa do Instituto Internacional de Pesquisa de Energia Neutra de Carbono (I2CNER) da Universidade Kyushu do Japão desenvolveu agora um método para simular uma mistura de óleo de alta pressão, dióxido de carbono, e água subterrânea e na medida em que ela permeia as rochas, com base em imagens da estrutura da rocha tiradas ao nível microscópico. Esta abordagem deve ajudar na identificação de locais apropriados para a aplicação desta tecnologia, aumentando assim a quantidade de dióxido de carbono que pode ser sequestrado e ajudando a impedir as mudanças climáticas.

Para sequestro de carbono em locais de reservatórios de óleo gasto, o dióxido de carbono é injetado a uma pressão tão alta que adota uma forma semelhante a um fluido, chamada de fluido supercrítico. Existem, portanto, três "fluidos":dióxido de carbono, agua, e óleo, nesses locais subterrâneos, por isso é difícil modelar seu comportamento complexo. Em seu estudo, os pesquisadores usaram um modelo chamado modelo de rede trifásica-Boltzmann para prever o que acontecerá com esses líquidos durante o sequestro de carbono, considerando fatores como o tamanho e o formato dos "poros" vazios dentro da rocha e os níveis de saturação desses fluidos na rocha. Esta abordagem fornece ainda a permeabilidade relativa trifásica de rochas naturais, embora as medições de laboratório sejam extremamente complicadas, dispendioso, e demorado.

"No sequestro de carbono, podemos redirecionar o dióxido de carbono de locais de grande produção, como usinas de energia, para reservatórios subterrâneos, onde deveria permanecer por milhares de anos, "diz o co-autor do estudo, Takeshi Tsuji." Nosso método pode nos dizer quais locais de armazenamento seriam os melhores para isso. Ele faz isso revelando a quantidade de dióxido de carbono e óleo que passará pela rocha em um determinado local. "

Tsuji e o autor Fei Jiang confirmaram a precisão desse método testando-o com uma imagem 3D da microestrutura do arenito. A simulação envolveu o estabelecimento de condições iniciais com óleo e água presentes em diferentes níveis na rocha, seguido pela injeção de dióxido de carbono em alta pressão, após o que as mudanças nas distribuições desses três componentes foram previstas. Estudos anteriores não conseguiram realizar essa simulação de fluxo de fluido trifásico em arenito natural 3D; portanto, esta simulação bem-sucedida em rocha natural é uma conquista emocionante.

"A precisão dos resultados do nosso método é muito importante, "Disse Jiang." Se os praticantes de sequestro de carbono fizerem cálculos errados e escolherem locais inadequados, o dióxido de carbono não consegue passar pela rocha, e fraturas podem aparecer na rocha após a injeção de alta pressão, o que pode levar a emissões perigosas na superfície ou desencadear terremotos. "

Ao melhorar a eficiência da extração de petróleo e, assim, aumentar a lucratividade desta forma de sequestro de carbono, este método deve permitir que esta forma de captura de carbono seja realizada de forma mais ampla.

O artigo "Estimativa da permeabilidade relativa trifásica através da simulação de dinâmica de fluidos diretamente em imagens de microestrutura de rocha" foi publicado em Pesquisa de Recursos Hídricos .