A Noruega tem a maior instalação de teste do mundo para tecnologia de captura de CO2 em Mongstad. Aqui, grandes e pequenos fornecedores de tecnologia podem apresentar seus conceitos inovadores para melhorar a tecnologia de captura de CO2 e testá-los em escala industrial sob condições cuidadosamente controladas. Crédito:MariusL, TU / iStock
Por que se fala tanto sobre o armazenamento de CO 2 debaixo da terra? Não custa mais do que vale a pena? Aqui, fornecemos as respostas dos cientistas pesquisadores e as explicações de por que o CCS é uma tecnologia climática da qual dependemos completamente. (E sim, é perfeitamente seguro.)
O que exatamente é CCS?
CCS é uma abreviatura de captura e armazenamento de carbono. O carbono aqui referido é o gás de efeito estufa dióxido de carbono (CO 2 ), que é emitido quando nós, por exemplo, queimar óleo, carvão ou gás e quando fabricamos cimento e outros produtos industriais.
Então, CCS é a tecnologia que pode capturar e transportar este CO 2 e armazene-o com segurança sob a superfície da terra. Muitos, portanto, começaram a se referir ao CCS como reciclagem de carbono, já que o plano é devolver o CO 2 de onde veio, debaixo da terra, por exemplo no antigo, reservatórios de óleo estáveis que podem ser selados.
Por que é o chamado CCS - captura e armazenamento subterrâneo de CO 2 -tão importante?
A razão é que todos os cenários sérios para o futuro dependem de sermos capazes de enfrentar esse desafio se a meta de dois graus for alcançada na prática. Em outras palavras, nós não temos escolha! A razão é que dependeremos do petróleo e do gás por vários anos. Desligar o abastecimento mundial de petróleo é uma solução muito mais irreal.
A Agência Internacional de Energia (IEA) e o Painel do Clima da ONU afirmam claramente que é "extremamente provável" que a mudança climática esteja ligada ao nosso CO 2 emissões. Portanto, até 2050, o mundo deve reduzir as emissões de CO 2 em 5 gigatoneladas por ano. Isso é equivalente ao CO total 2 emissões de cerca de dez mil fábricas e usinas de energia. O CCS pode contribuir para a eliminação total de 14 a 17 por cento dessas emissões. (Com base em números de 2015.)
Sem este método, será impossível atingir a chamada meta de dois graus, que, na opinião de um número crescente de cientistas, deveria ser ajustado para 1,5 grau. Para estar no lado seguro (ou seja, visando 1,5 graus), devemos reduzir as emissões ainda mais, ao mesmo tempo em que implementamos captura e armazenamento de CO 2 .
Resumindo:Iniciativas como o aumento do uso de energia nuclear e energia renovável, e mudanças envolvendo a eletrificação da indústria de transporte não serão suficientes. Não podemos gerenciar sem CCS. O mundo deve, portanto, sofrer mudanças em uma escala que nunca vimos antes, e isso é urgente.
Por que chegou a isso?
Em primeiro lugar:os pesquisadores do clima mundial concordam que o CO 2 é um gás de efeito estufa que inibe a radiação de calor e, portanto, faz com que a temperatura da Terra aumente. Quando a quantidade de CO 2 na atmosfera aumenta, o efeito isolante da atmosfera também aumenta - em outras palavras, CO 2 contribui para o efeito estufa. Emissões naturais de CO 2 são controlados pelo próprio planeta, uma vez que árvores e plantas absorvem CO 2 em conexão com a fotossíntese, resultando no chamado "ciclo do carbono". Contudo, desde a revolução industrial, nossa demanda por energia aumentou, e essa demanda foi atendida com o uso de carvão, óleo e gás, que sem a interferência humana teria permanecido intacta, como um armazenamento subterrâneo natural de carbono. Ao queimar carvão e gás, e estabelecendo a indústria que também emite CO 2 , nós lançamos mais CO 2 do que a natureza é capaz de absorver sozinha, por exemplo, através do processo de fotossíntese.
Todos os números disponíveis e medições científicas mostram que as emissões de gases de efeito estufa aumentaram continuamente desde 1890, e as emissões até o momento resultaram em um aumento total de um grau na temperatura média na superfície da Terra.
Já estamos vendo o impacto tanto na natureza quanto na infraestrutura. Um aumento adicional na temperatura levará a um aumento no nível do mar à medida que o gelo polar derrete, para um clima ainda mais extremo, e a água do mar mais ácida que, por sua vez, fará com que organismos como corais e algas morram. As espécies que atualmente servem de alimento para animais e humanos irão desaparecer. O aumento da temperatura e a seca reduzirão drasticamente a produção de cereais, frutas e vegetais. Isso causará um aumento no número de refugiados.
É tecnicamente possível capturar CO 2 ?
sim. Cientistas pesquisadores noruegueses têm trabalhado nisso desde os anos 1980. Naquela época CO 2 já havia sido injetado há algum tempo (desde a década de 1970) em campos de petróleo americanos para aumentar a produção de petróleo. Quase a mesma tecnologia é usada em CO 2 capturar hoje. Desde o início do CCS em 1996, mais de 23 milhões de toneladas de CO 2 foram armazenados com segurança no campo de Sleipner e temos armazenado CO 2 no campo Snøhvit desde 2008. O armazenamento ocorre em poros cheios de salmoura em formações de arenito (os chamados aquíferos de água salgada). Tal CO 2 as acumulações são seladas por um caprock geológico natural, como xisto ou argila.
A Noruega também possui a maior instalação de teste do mundo para CO 2 tecnologia de captura em Mongstad. Aqui, grandes e pequenos fornecedores de tecnologia podem apresentar seus conceitos inovadores para melhorar o CO 2 capturar tecnologia e testá-los em escala industrial sob condições cuidadosamente controladas.
É caro?
Toda tecnologia custa dinheiro, mas os custos que a mudança climática nos imporá serão muito maiores.
As estimativas do SINTEF mostram que o custo de captura em grande escala (ou seja, milhões de toneladas por ano), transporte e armazenamento de CO 2 de usinas movidas a carvão será de aproximadamente US $ 93 por tonelada (NOK 830). (Veja a caixa de fatos importantes). Esse custo varia de acordo com o país, fonte, distância de transporte e tipo de local de descarte. Capturando CO 2 das fábricas de cimento, siderúrgicas e incineração de resíduos custarão menos do que capturar CO 2 de usinas de energia.
Contudo, O CCS está ficando cada vez mais barato:como acontece com outras tecnologias que são inicialmente caras, CO 2 a captura tornou-se mais eficiente e, portanto, mais barata. Cientistas esperam que o preço caia ainda mais, em sintonia com a implementação da tecnologia. A disseminação dessa tecnologia também é vista como um grande potencial para o desenvolvimento industrial.
Como funciona o CCS na prática?
Essencialmente, existem duas categorias de CCS:
O primeiro é capturar e armazenar CO 2 encontrados na geração de energia e outras indústrias, como o cimento, indústrias de aço e resíduos, bem como geração de energia a partir de gás natural e carvão. Estas são fontes com alto CO 2 emissões.
Instalação de pesquisa do SINTEF para CO 2 -captura em Trondheim, Noruega. A usina tornará mais barato limpar os gases de exaustão de usinas a gás e carvão e da indústria de processo para o gás de efeito estufa CO 2 . O laboratório é usado para pesquisas sobre purificação química de CO 2 dos gases de exaustão, o método que será usado nas primeiras plantas em grande escala do mundo para CO 2 capturar. Foto:Thor Nielsen.
Isso é feito usando vários processos químicos.
Esta tecnologia de absorção (entre estas, tecnologia de amina) usa produtos químicos que se ligam ao CO 2 contida nos gases de combustão industriais antes de atingir a chaminé. Isso significa que setores como a siderúrgica, produtores de fertilizantes e fábricas de cimento podem reduzir seu CO 2 emissões a zero.
Isso é extremamente importante, pois essas indústrias produzem bens de que o mundo precisa, mas também estão configurados para produzir CO 2 como um subproduto de sua atividade no futuro. O CCS é a única solução que pode fornecer emissões zero para essas indústrias.
Para capturar o CO 2 , o primeiro passo é o uso de produtos químicos para se ligar ao CO 2 . Então o CO 2 deve ser separado dos produtos químicos para obter CO puro 2 . Para alcançar isto, a mistura é aquecida para liberar o CO 2 . Este processo deixa dois produtos:CO puro 2 fácil de manusear e produtos químicos que podem ser reutilizados.
O processo de separação do CO 2 dos produtos químicos é caro, porque requer muita energia. Tal CO 2 a purificação é, portanto, mais lucrativa em processos industriais que geram calor residual, porque a energia desse excesso de calor pode ser usada para o processo de purificação. Pesquisadores noruegueses e a Aker Solutions desenvolveram uma instalação de teste móvel para isso no projeto Solvit.
A instalação de teste móvel verificou a captura de estações de energia movidas a gás e carvão, refinarias, instalações de incineração de resíduos e fábricas de cimento. Os pesquisadores realizaram testes em seis plantas-piloto na Alemanha, Escócia, nos EUA e na Noruega e avaliou 90 misturas químicas diferentes para encontrar a melhor.
O método de purificação química também pode ser usado ao criar hidrogênio a partir do gás natural. Usando este método, o hidrogênio se torna completamente livre de emissões.
O segundo método é denominado BIO-CCS. Na prática, isso significa extrair CO 2 da atmosfera.
O princípio é capturar e armazenar CO 2 de fontes que são inicialmente consideradas neutras para o clima, como resíduos biológicos, lascas de madeira ou estrume. O que é capturado é o CO 2 encontrado no ciclo natural da Terra - e não CO 2 de fontes de carbono, como carvão, óleo e gás. Desta forma, reduzimos a quantidade de gases de efeito estufa que já existe na atmosfera, porque vem do natural, CO biológico 2 ciclo.
BIO-CCS também pode ser feito capturando e armazenando CO 2 de fontes biológicas por meio da produção de biocarbono (carvão vegetal). O biocarbono é um bom melhorador de solo e também se liga ao CO 2 , desde que o carvão não seja queimado e permaneça no solo. O método de produção de biocarbono é chamado de pirólise, e é tão simples que pode ser feito em seu próprio jardim com resíduos de jardim, por exemplo. Contudo, um forno de pirólise é necessário.
No forno, a biomassa é aquecida entre 500 e 700 graus com um suprimento mínimo de ar em não mais do que 20 minutos. O biocarbono contém duas vezes mais carbono do que outra matéria orgânica. O método é inteligente porque precisamos apenas de solo ou terra cultivada para o CO 2 armazenar, o que torna o transporte e armazenamento de CO 2 menos complicado do que da indústria. Claro, o método é mais eficaz quando usado em larga escala na horticultura ou agricultura.
De acordo com dados do Instituto Norueguês de Pesquisa em Bioeconomia (NIBIO), as emissões do setor agrícola norueguês podem ser reduzidas à metade se 4, 000 fazendas norueguesas produzem e misturam biocarbono no solo. A NIBIO é parceira do projeto CAPTURE + e é a que pesquisa biocarbono há mais tempo na Noruega.
Como sabemos que o transporte de CO 2 em pipelines é seguro?
Hoje CO 2 é transportado em oleodutos que se estendem por milhares de quilômetros de terra na América do Norte. Na Noruega, há 150 quilômetros de CO 2 oleoduto no fundo do mar do campo Snøhvit a Melkøya em Hammerfest.
Consequentemente, transportando CO 2 é completamente seguro se todos os dutos forem projetados especificamente apenas para CO 2 transporte. Para descobrir o que é necessário, SINTEF desenvolveu um modelo de simulação avançado que pode prever se uma rachadura ou outro dano a um CO 2 tubo de transporte pode ser desenvolvido em uma ruptura contínua. A ferramenta mostra como os próprios tubos podem evitar o crescimento de rachaduras sem a necessidade de tornar as paredes do tubo desnecessariamente espessas ou para outras medidas dispendiosas de redução de risco.
Tentar dimensionar demais os dutos para controlar fraturas, aumentando a espessura da parede, é uma estratégia cara. Para um duto de 80 quilômetros de comprimento com 36 polegadas de diâmetro, aumentar a espessura da parede em apenas três milímetros adicionará NOK 250 milhões (GBP £ 22,25) ao custo total, dados os preços atuais do aço.
A indústria petrolífera norueguesa tem muitas décadas de experiência em projetos de dutos e avaliações de segurança relacionadas ao transporte por dutos de gás natural. Mas CO 2 tem propriedades diferentes do gás natural. Ao contrário do gás natural, CO 2 aquece à medida que a pressão diminui. Se houver um buraco em um CO 2 pipeline, até dez vezes mais energia é liberada em comparação com um vazamento em um gasoduto de gás natural.
Recentemente, SINTEF usou o modelo de simulação para preparar as projeções para o projeto Northern Lights. Este projeto é gerenciado pela Equinor com a Shell e a Total como parceiros e cobre a parte de transporte e armazenamento do projeto de demonstração da Noruega para CO em grande escala 2 manuseio.
Como sabemos que o armazenamento subterrâneo de CO 2 é seguro?
A data, todas as pesquisas e experiências sugerem que o armazenamento de CO 2 pode ser feito com segurança se as áreas de armazenamento apropriadas forem selecionadas.
Um bom exemplo é o projeto piloto da Equinor em Sleipner, onde 1 milhão de toneladas de CO 2 por ano foi injetado no arenito fluente sob camadas mais densas de argila quase 1, 000 metros sob o fundo do mar desde 1996. Pesquisadores do SINTEF muitos tópicos relacionados à segurança, mas também com boa relação custo-benefício, armazenar:
Um exemplo de pesquisa em andamento é o projeto Pré-ACT coordenado pelo SINTEF, que é financiado pela UE, o Conselho de Pesquisa da Noruega, Equinor, Shell e Total, entre outros.
No projeto, pesquisadores têm acesso a dados de monitoramento de importantes CO 2 instalações de demonstração de armazenamento. Os dados serão usados para calibrar e demonstrar o valor dos métodos desenvolvidos e para desenvolver um "protocolo" ou recomendações.
As recomendações são desenvolvidas como ferramentas para decisões operacionais baseadas em informações sobre a pressão dos poros no reservatório de armazenamento. Isso ajudará os operadores a maximizar a segurança e a capacidade de armazenamento de maneira econômica. O sistema também será usado para monitorar os reservatórios.
O Pré-ACT usa um grande laboratório de campo para CO 2 armazenamento:Svelvik CO 2 Laboratório de campo. O campo está localizado em uma caixa de areia perto de Drammen na Noruega e é gerenciado pela SINTEF. O laboratório consiste em um poço de injeção e quatro poços de monitoramento, todos com instrumentos para medir o que está acontecendo tanto nos próprios poços quanto nas áreas entre os poços. Isso dá aos pesquisadores dados ainda mais exclusivos.
Além disso, this field lab provides researchers with unique opportunities for testing new methods and equipment, such as fibre-optic sensors for CO 2 monitoring.
