Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Energias Não renováveis

Projeto FEUP 2016/2017 -- Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Equipa 1M4_1:

Supervisor: Prof. Dr. José Duarte Monitor: Luís Araújo

Estudantes:

Teresa Prata Sopas Pinto Soares up201503748@fe.up.pt Gonçalo Martins Fernandes Mendes de Freitas up201604141@fe.up.pt Ana Carolina Marques up201603876@fe.up.pt

Diogo Alexandre Cruz Ferreira up201604111@fe.up.pt Rui Miguel Fernandes up201603759@fe.up.pt

João Pedro Carneiro Cardoso Ribeiro up201604278@fe.up.pt

Será que é possível ter combustíveis

fósseis “verdes”?

i

Resumo

No âmbito do projeto FEUP foi atribuída à turma 1M4 do MIEM o tema “Energias Não-Renováveis-

Combustíveis Fósseis”. O nosso grupo optou por abordar o assunto, por um lado, relacionando a produção

deste tipo de energia com a poluição; por outro, investigando o contributo que a engenharia pode ter

para solucionar este problema. Assim surgiu o tema “Será que é possível ter combustíveis fósseis verdes?”.

Os combustíveis fósseis são fontes de energia extremamente poluentes. No entanto, ainda nos

encontramos muito dependentes destes. É necessária uma maior evolução das energias renováveis até

que possam ser a principal fonte de produção de eletricidade. Sendo assim, o que pode ser feito enquanto

se continua a desenvolver estas tecnologias é tentar reduzir o impacto negativo do uso destes

combustíveis.

Com esta ideia em mente, têm vindo a ser desenvolvidas diversas técnicas para capturar e

armazenar o C02 emitido nas centrais termoelétricas, impedindo, assim, a sua libertação para a atmosfera.

É sobre estas tecnologias que o nosso trabalho se irá focar.

Neste relatório, iremos abordar os diferentes processos para separar e capturar o C02, os

diferentes meios para o transportar e, posteriormente, para o armazenar. Para cada tópico serão

apresentadas as respetivas vantagens e desvantagens e será considerado o papel que a engenharia pode

desempenhar.

Por fim, com base nos dados reunidos, será debatido se efetivamente este conceito do CCS (Capture

Carbon & Storage) é ou não uma mais valia para o ambiente e para a sociedade.

ii

Palavras-Chave CCS; Captura e Armazenamento do Carbono; processos de Captura do C02; Projetos CCS ;

Armazenamento do CO2

Agradecimentos

A realização deste trabalho é o produto conjunto do esforço de vários elementos da FEUP, e como tal, gostaríamos de agradecer àqueles que mais diretamente contribuíram na apreciação crítica e supervisão deste relatório. Assim, os nossos sinceros agradecimentos ao professor supervisor, José Ferreira Duarte, e ao monitor Luís Araújo. Agradecemos a sua constante paciência, empenho e criação de oportunidades para correção e aperfeiçoamento do trabalho, orientada por feedback, que nos foram prestando ao longo do desenrolar do Projeto FEUP.

iii

Índice Resumo .......................................................................................................................................................... i

Palavras-Chave .............................................................................................................................................. ii

Agradecimentos ............................................................................................................................................ ii

Lista de Figuras ............................................................................................................................................. iv

Lista de Gráficos ........................................................................................................................................... iv

Lista de Tabelas ............................................................................................................................................ iv

Lista de Acrónimos ....................................................................................................................................... iv

1. Introdução ................................................................................................................................................. 1

2. Necessidade da diminuição das emissões de CO2 .................................................................................... 2

1. Captura de Carbono e Armazenamento ............................................................................................... 3

1.1 Processos ...................................................................................................................................... 3

1.1.1 Pré-Combustão ..................................................................................................................... 3

1.1.2 Combustão em oxigénio puro ............................................................................................... 5

1.1.3 Pós-combustão...................................................................................................................... 6

1.1.4 O Papel dos Engenheiros na Atualidade dos Processos de Captura ..................................... 7

1.1.5 O Papel dos Engenheiros no Futuro dos Processos de Captura ........................................... 8

1.2 Transporte ..................................................................................................................................... 9

1.2.1Investigação realizada ................................................................................................................... 9

1.2.2Problema da tecnologia atualmente empregada ......................................................................... 9

1.2.3 Condições de transporte .............................................................................................................. 9

1.3 Armazenamento ......................................................................................................................... 10

1.3.1 Armazenamento Geológico ....................................................................................................... 10

1.3.2Armazenamento no Fundo dos Oceanos .................................................................................... 12

2. Exemplos atuais de projetos onde se faz o armazenamento de CO2 ................................................. 13

3. Nota Final ............................................................................................................................................ 15

Referências Bibliográficas ........................................................................................................................... 16

iv

Lista de Figuras

Figura 1- Etapas das Tecnologias CCS - Captura, Transporte e Armazenamento

Figura 2- Pré-Combustão

Figura 3- Combustão em Oxigénio Puro

Figura 4- Pós-Combustão

Figura 5 - EOR - Otimização da Extração do Petróleo

Figura 6 – Tipos de Armazenamento do CO2

Lista de Gráficos Gráfico 1 - Emissões de C02 (TKg) Pelos Diferentes Tipos de Combustíveis Fósseis entre 1959 e 2014

Gráfico 2 – Emissões de C02 em 2013 por Setor

Lista de Tabelas Tabela 1 – Total das Emissões de CO2 Pelos Combustíveis Fósseis

Tabela 2- Projetos CCS de Grande Escala em Operação

Lista de Acrónimos CCS - Carbon Capture and Storage (Captura e Armazenamento de Carbono)

GEE - Gases de Efeito Estufa

EOR - Enhance Oil Recovery – Otimização da Extração do Petróleo

ECBM (Enhance Coal Bed Methane) – Otimização da Extração do Metano de Filões de Carvão

1

1. Introdução Atualmente, o mundo depara-se com um grave problema: o aquecimento global. Nove dos dez anos

mais quentes ocorreram desde o ano 2000, o degelo na Gronelândia duplicou entre 1965 e 2005 e, nos

últimos 100 anos, o nível médio da água do mar aumentou 17 centímetros. (10)

Uma das causas para este fenómeno é o aumento da quantidade de gases de efeito estufa (GEE)

emitida para a atmosfera. O C02 é um dos principais GEE, constituindo três quartos das emissões destes

gases.(11)

Os cientistas do IPCC (Intergovernmental Panelo on Climate Change) estimam que, entre 1970 e 2004,

as emissões de gases estufa proveniente de atividades humanas tenham aumentado 70% e que, no

mesmo período de tempo, as emissões apenas de C02 tenham aumentado 80%. (12)

Tornou-se, assim, imprescindível considerar opções para diminuir as emissões de C02 para a

atmosfera. Umas das possíveis formas que têm vindo a ser desenvolvidas é a captura e armazenamento

deste gás nas centrais termoelétricas. Em termos simples, ao produzir energia através de combustíveis

fósseis produz-se também C02; porém, este pode ser capturado antes de sair das centrais e chegar à

atmosfera.

A estruturação deste processo de captura e armazenamento de CO2 pode ser divido em três fases

diferentes. A primeira corresponde à separação deste gás e à sua captura, a segunda ao transporte e a

terceira ao armazenamento. (12)

Figura 7- Etapas das Tecnologias CCS- Captura, Transporte e Armazenamento (6)

2

2. Necessidade da diminuição das emissões de CO2

Os combustíveis fosseis são a fonte principal de emissão de dióxido de carbono, estimando-se

que 91% do CO2 emitido em 2014 tenha provindo destes. (13)

Analisando o Gráfico 1, pode-se concluir que, de uma forma geral, a emissão de CO2 por

combustíveis fósseis tem vindo a crescer e que os valores dos últimos anos são quase o quádruplo (3,86

vezes) do que eram há 55 anos atrás. Só em 2013 foram emitidas 33,4274 Tkg de CO2 (8) ou, por outras

palavras, aproximadamente 1,07 mil quilogramas de CO2, por segundo, para atmosfera.

Observando o Gráfico 2, pode-se concluir que, em 2013, 42% das emissões de CO2 para atmosfera

por combustíveis resultou da produção de energia nas centrais termoelétricas.

Tendo em consideração a grande poluição que provém destes locais, desenvolver processos e

tecnologias que permitam capturar o CO2 nas centrais e, deste modo, evitar a sua emissão para a

atmosfera tornou-se uma importante área de investigação da Engenharia e de outros campos.

Ano Emissões de CO2 por Combustíveis

fósseis (TKg)

1959 8,7093

2012 32,9643

2013 33,4274

2014 33,5986

Tabela 1 – Total das Emissões de Co2 Pelos Combustíveis Fósseis- Com Base na Fonte (8)

42%

5%19%

23%

11%

Emissões de CO2 em 2013 por Setor

Eletricidade e Produção deCalor

Outro uso de energia porindústrias*

Indústrias Transformadoras ede Construção

Transportes

Outros Setores

Gráfico 1 - Emissões de C02 (TKg) Por Tipo de Combustível Fóssil Entre 1959 e 2014- Com Base na Fonte (8)

Gráfico 2 – Emissões de C02 em 2013 por Setor -Com Base na Fonte (9)

*Inclui emissões nas refinarias, na produção de combustíveis sólidos, na

exploração do carvão, na extração de gás e petróleo e de outras indústrias

de produção de energia.

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Emissões de C02 (TKg) Por Tipo de Combustível Fóssil

1959-2014

Carvão Petróleo Gás Natural Total

3

1. Captura de Carbono e Armazenamento

1.1 Processos A primeira fase do processo de Captura e Armazenamento de Carbono consiste na diferenciação entre

o CO2 e os restantes componentes dos materiais reagentes (ou produtos resultantes) da reação. Assim, podemos constatar que a captura deste gás de efeito estufa pode ser feita por meio de três processos distintos, que envolvem tecnologias específicas e mecanismos distintos entre si, ocorrendo mesmo em diferentes intervalos de tempo da reação. São estes a pré-combustão, a pós-combustão e a combustão em oxigénio. (14)

1.1.1 Pré-Combustão

A pré-combustão surge de uma conceção bastante intuitiva da comunidade científica. Remete para o conceito de que, caso o carbono seja inexistente na altura da produção do combustível, nomeadamente na fase da combustão, este não será envolvido na reação e não originará derivados nos produtos de reação, tais como o nocivo dióxido de carbono.(15)

Para que tal situação seja possível, é necessário recorrer a um processo de separação dos componentes do ar (como pode ser observado na Figura 2). Este processo visa o isolamento do oxigénio do ar face a outros componentes, nomeadamente alguns com potencial danoso, como é o caso do azoto (capaz de formar óxidos, potenciais agentes de smog e chuvas ácidas).(15)

Figura 8- Pré-Combustão (2)

4

Uma vez isolado o oxigénio, é necessário misturá-lo com o combustível fóssil desejado, forçando uma reação de combustão (incompleta). Desta advêm diversos produtos, dos quais se deve destacar um gás formado por hidrogénio e monóxido de carbono. É exatamente sobre este gás que se adiciona água, gerando uma nova reação química. Desta nova reação verifica-se a decomposição do gás em dois novos produtos: hidrogénio (isolado, em moléculas) e dióxido de carbono. Neste ponto, o dióxido de carbono é facilmente capturado e o hidrogénio (H2) segue o seu percurso como combustível, sendo queimado de forma a movimentar uma turbina que gera energia para as mais diversas atividades.(15, 16)

É precisamente pelo facto de o dióxido de carbono ser capturado antes do hidrogénio ser queimado que se designa este processo por pré-combustão, uma vez que é removido das reações antes da combustão.

Uma vez que a técnica de separação é relativamente fácil, este processo não representaria penalidades excessivas na produção de energia, para além de se integrar a captura do dióxido de carbono com a geração de energia do combustível. De facto, estipula-se uma perda de eficiência na ordem dos 7-9% com este método, que visa ser reduzida até 2020 para os 5-6%.(15, 17)

Este é o processo dotado de mais experimentação e frequência de utilização comparativamente aos restantes, pois envolve processos químicos mais simples e tem menos custos em termos energéticos. (15, 17)

5

1.1.2 Combustão em oxigénio puro

O processo de combustão em oxigénio inicia-se de uma forma muito semelhante à pré-combustão, já

que o oxigénio é diferenciado dos restantes componentes do ar (sobretudo do azoto), por meio da ação

de um separador.(15)

Em seguida, o oxigénio sofre ainda um conjunto de ações de purificação antes de ser colocado a reagir

com o combustível. Aquando do momento de reação com o combustível fóssil, gera-se vapor de água e

CO2, cuja combinação tem potencial para movimentar as turbinas e gerar a produção de energia. No

entanto, o processo não termina aqui, uma vez que o CO2 se encontra extremamente exposto. Na

realidade, o vapor de água da reação é arrefecido, condensado e removido, de forma a que seja fácil

capturar o dióxido de carbono.(18)

Este processo, ao realizar a combustão em oxigénio puro, causa aumentos elevados da temperatura

de reação e gera a reciclagem do dióxido de carbono, que naturalmente busca reduzir as temperaturas.

Paralelamente a isto, o processo é vantajoso a nível ambiental, já que ao combustar com oxigénio puro e

não com ar, não há a presença de azoto, pelo que não serão formados óxidos de azoto, agentes

responsáveis pelas chuvas ácidas. (18)

No outro extremo, encontra-se a clara desvantagem de ser necessário aumentar em 15% a produção

de energia, devido à necessidade de se separar o oxigénio do ar. Assim, estar-se-ia a contrariar a

sustentabilidade pretendida, pois ter-se-ia de fazer a combustão de uma maior quantidade de

combustíveis fósseis para obter a mesma energia. Apesar deste valor ser preocupante, os engenheiros

preveem o desenvolvimento de tecnologias capazes de reduzir esta perda de eficiência para os 8% até

2020 e anulá-la por completo até 2040. (15, 17)

Figura 9- Combustão em Oxigénio Puro (1)

6

1.1.3 Pós-combustão

Depois da combustão dos recursos

fósseis, os gases libertados são

direcionados para uma torre de absorção

onde, ao ascenderem, entram em contacto

com uma solução de aminas, que se desloca

no sentido contrário e irá absorver o CO2

(ver passo 3 da Figura 4). Seguidamente, é

feita uma lavagem com água que leva à

separação entre aminas e gases. Terminado

este passo, os gases já sem o CO2 são

libertados para atmosfera. (19, 20)

A solução de aminas rica em dióxido de

carbono é então direcionada para outro

compartimento onde é revertido o

processo de absorção (ver passo 4 da Figura

4). As aminas, depois de este processo

químico ser efetuado, são transportadas

para a câmara de absorção, onde o ciclo é

repetido novamente. O CO2 está pronto, então, para a parte mais cara (em termos energéticos) do

processo pois, para ser transportado, terá que ser comprimido até atingir uma pressão de 1200-2000 psi

para poder ser, por exemplo, canalizado.(19, 21)

No entanto, novas tecnologias estão a ser criadas e as existentes melhoradas de modo a que esta

separação seja mais rentável. Exemplificando:

Novas técnicas de compressão do CO2 (como o shockwave compression), que visam tornar

mais fiável este processo, monetária e energeticamente.

Novos “filtros”, tanto químicos como físicos, para uma absorção mais eficaz do dióxido de

carbono. (21)

A vantagem deste processo de extração é que, ao ser efetuado após a combustão, é possível instalar

estes “filtros” nas chaminés das centrais de produção de energia, tornando possível o aproveitamento das

centrais mais antigas e eliminando a necessidade da construção de novas. (12)

Neste momento, a relação entre o custo e o benefício não é favorável o suficiente para a aplicação

desta tecnologia de extração do CO2 em massa, visto que previsões indicam que, se tal fosse realizado, o

custo da eletricidade aumentaria em cerca de 80%. Como tal, este processo ainda não foi testado em larga

escala, para poder ser completamente aprovada a implementação do mesmo nas centrais.(21) (22)

Figura 10- Pós- Combustão (3)

7

1.1.4 O Papel dos Engenheiros na Atualidade dos Processos de Captura

Os Engenheiros desempenham um papel fundamental nas tecnologias CCS já que, para além de

desenvolverem todas as tecnologias envolvidas no processo de captura, transporte e armazenamento do

dióxido de carbono, têm também que garantir a sua sustentabilidade. Esta é, de facto, uma temática

primordial, já que é desprezável produzir tecnologia com um impacte ambiental mais negativo do que a

causa da sua construção.(23)

Nas tecnologias que se conhecem hoje para a realização dos três processos de captura do

carbono, podemos realçar a ação dos engenheiros em dispositivos como as Unidades de Separação do Ar

Atmosférico utlizadas na pré-combustão.

Estes dispositivos têm uma importância essencial no desenrolar dos processos descritos, já que

más afinações ou conceções podem gerar compostos ou produtos de reação indesejáveis e nocivos para

o ambiente, por mera ineficácia. Para além disso, é imperativo que possuam uma elevada eficiência. (15)

O engenheiro tem de demonstrar grandes conhecimento na área dos materiais, de forma a saber

as matérias-primas que devem ser utilizadas para o desenvolvimento dos sistemas e qual a forma mais

eficiente e rápida de os interligar. É necessário, também, um elevado domínio das propriedades

mecânicas dos fluídos, de forma a compreender o que acontece dentro dos sistemas e a garantir que

nenhum imprevisto tenha lugar. (24)

8

1.1.5 O Papel dos Engenheiros no Futuro dos Processos de Captura

Apesar de o exemplo anterior ser bastante específico, ele tem por objetivo reivindicar a atenção

para a quantidade de áreas em que o saber técnico-científico de um engenheiro pode atuar num simples

componente do processo de captura de carbono. Imaginando as exponenciais quantidades de outros

componentes em que os engenheiros poderão interferir e aperfeiçoar, como turbinas, tubagens,

geradores, sistemas elétricos, circuitos, motores e até outros de origem inovadora que possam surgir,

podemos compreender o potencial do trabalho da Engenharia nesta área.

Podemos, ainda, maximizar esta noção quando compreendemos que, associado a todo este

funcionamento, é necessário o emprego de pessoas com conhecimentos técnicos elevados para garantir

a gestão de produção de todos estes compostos de uma forma sustentável. Permitindo-nos levar isto mais

longe, podemos associar esta atividade de busca da sustentabilidade a engenheiros com amplos

conhecimentos de geologia e de materiais, essenciais na hora do armazenamento, mas também no

próprio processo de captura.

A Engenharia tem, assim, um papel fundamental. Na verdade, este método de criação de

combustíveis fósseis verdes é essencial para a paragem da disseminação do aquecimento global, já que

se estima que tenha influências na ordem dos 15-55% na redução de emissões de dióxido de carbono até

2100. Para além disto, representa a única tecnologia low-carbon que pode atuar sobre as emissões de

manufaturadores e indústrias de produção de ferro e cimento. (15, 25)

Também no panorama económico, o desenvolvimento de tecnologias no sentido da captura de

carbono revelar-se-ia extremamente útil, já que a previsão de custos da redução das emissões de carbono

até 2050 reduziriam em 40% com a sua aplicação.(26)

9

1.2 Transporte O CO2 é transportado através de tubagens, à semelhança do gás natural e da água. As tubulações são

versáteis no sentido em que podem ser instaladas numa variedade considerável de locais, por exemplo,

submersos ou subterrâneos, até altas profundidades. No entanto, as de CO2 exigem uma composição

distinta.(12, 27)

1.2.1Investigação realizada A investigação realizada sobre a CCS foca-se, essencialmente, nos processos de captação e de

armazenamento, visto já existir um meio de transporte disponível. Portanto, esta área encontra-se

subdesenvolvida, havendo, assim, pouco conhecimento relativo ao design e à manutenção destes tubos.

De facto, a geração hodierna de tubagens de CO2 a alta pressão encontra-se maioritariamente nos Estados

Unidos da América, operacional desde a década de 80, numa extensão superior a 2400km. (12, 27)

1.2.2Problema da tecnologia atualmente empregada O CO2 é armazenado principalmente em mar alto, pelo que uma extensão notável das tubulações

terá de estar submersa. A composição tubular utilizada apresenta-se dúctil em situações de altas

temperaturas e surgem fissuras quando é sujeita a temperaturas baixas, mostrando falta de resistência

do metal nestas condições. Estas fendas levam à libertação em baixas quantidades do CO2 que, reagindo

com a água, forma uma solução ácida, levando a problemas relacionados com a corrosão. (12, 27)

1.2.3 Condições de transporte O transporte do referido gás a longas distâncias é mais eficiente quando este está na fase supercrítica,

fase fluida na qual a temperatura e a pressão estão ambas acima dos valores críticos. Portanto, o CO2

expande como um gás, mas tem a densidade de um líquido. (28)

Em geral, o trajeto do gás inicia-se na fonte de captação e termina diretamente no local de

armazenamento. Há, todavia, a possibilidade de findar num veículo de transporte terrestre (comboios ou

camiões) ou marítimo, dependendo de onde se encontram geograficamente esses pontos.(12)

10

1.3 Armazenamento

Seguido da captura e do transporte, é necessário encontrar uma solução para depositar o CO2. Este

local terá necessariamente que ser viável, isto é, capaz de armazenar grandes quantidades de dióxido de

carbono durante um largo período de tempo (centenas de milhares de anos), de baixos custos de

armazenamento e, mais importante ainda, de baixo risco de acidente, para não existirem impactos no

ambiente(29).

Pode-se dividir o armazenamento em dois ramos diferentes: a fixação de CO2 em formações rochosas

(armazenamento geológico) ou o armazenamento no fundo dos oceanos. (12)

1.3.1 Armazenamento Geológico Existem diferentes tipos de armazenamento geológico: armazenamento em reservatórios de petróleo

e gás natural, em aquíferos salinos profundos e em filões de carvão.

1.3.1.1 Armazenamento em reservatórios de petróleo e gás natural

Este tipo de armazenamento

já é bem conhecido e utilizado há

aproximadamente 40 anos por

indústrias que pretendem otimizar

a extração de óleo dos

reservatórios. A este processo

deu-se o nome de EOR (Enhance

Oil Recovery – Otimização da

Extração de Petróleo). Surgiu no

Texas, Estados Unidos, e neste

momento já há mais de 130

projetos EOR em operação a nível

global, sendo que grande parte

destes se situa na América do

Norte. (30)

Em termos simples, o CO2 é

injetado no estado líquido nos reservatórios. Posteriormente, misturar-se-á com o petróleo, tornando-o

menos viscoso, o que torna a sua extração posteriormente mais fácil. À superfície, o CO2 volta a separar-

se do petróleo devido à diminuição da pressão. Aí, pode ser capturado, comprimido e injetado de novo.

Durante este processo, cerca de 40% do CO2 injetado fica retido nas próprias formações rochosas, devido

à porosidade destas. (30)

Uma vantagem deste tipo de armazenamento é que o aumento da produtividade da extração de

petróleo cobre parte dos custos da injeção de CO2. (31) Por outro lado, está limitado devido à necessidade

de proximidade entre um reservatório de petróleo à fonte emissora de CO2. (31)

No entanto, de todos os tipos de armazenamento, este é o mais estudado, conhecido e utilizado. Nos

últimos 40 anos da sua utilização, já se armazenou cerca de 1 GT de CO2. (30)

Figura 11 - EOR- Otimização da Extração do Petróleo(4)

11

Não com fins de extrair mais recursos fósseis, considera-se a possibilidade de armazenar, também,

em antigos reservatórios de gás natural e petróleo. Estes, durante milhares de anos, retiveram os

combustíveis fósseis no seu interior sem os deixar escapar, pelo que têm, então, as características

necessárias para reter o C02. Para além do mais, existe vasta informação sobre a sua capacidade de

armazenamento, tipo de rocha e outros fatores importantes a ter em conta, uma vez que foram

monitorizados durante anos. Neste caso, não existe nenhuma vantagem em termos financeiros. (32)

1.3.1.2 Armazenamento em aquíferos salinos profundos

Os aquíferos salinos profundos são considerados bons locais de armazenamento, uma vez que as

rochas destas formações geológicas são bastante porosas, sendo assim capazes de reter o CO2. (33) No

entanto, este tipo de armazenamento ainda não foi tão estudado como o armazenamento anteriormente

referido. (31) Mesmo assim, já foi utilizado com sucesso em algumas centrais. É de notar o projeto Sleipner

na Noruega que, desde 1996, tem vindo a injetar CO2 resultante da produção de gás natural em arenito

presente no fundo do Mar do Norte, tendo mais de 14 MT de CO2 sido injetadas e armazenadas. (30)

Uma vantagem deste armazenamento é estar presentes em grande parte do globo terrestre e, deste

modo, perto de muitas centrais termoelétricas e de outras fontes emissoras de CO2. (31, 34)

Como desvantagem, tem-se o facto de não trazer nenhum benefício em termos de custos resultantes

da injeção do CO2. (31)

1.3.1.3 Armazenamento em filões de carvão não extraíveis

No mundo, existem diversos locais que contêm carvão mas que, por razões geológicas (como

estarem a uma elevada profundidade), tecnológicas ou económicas, não se conseguem explorar, ou seja,

não se consegue escavar para extrair o carvão.(35)

Estas camadas de carvão são ricas em metano e, injetando o CO2, que libertará o metano,

posteriormente capturado, retêm o CO2. Testes realizados mostram que a quantidade de CO2 retido no

carvão é duas vezes superior à de metano libertado. Este processo de recuperação do metano por injeção

de CO2 é chamado de ECBM (Enhance Coal Bed Methane). (36)

A técnica ECBM ainda não foi industrializada, estando a ser estudada há duas décadas. Já foram feitos

diversos testes piloto em diversas partes do mundo.(35)

Existem diversos fatores que levam a que este tipo de armazenamento ainda não tenha começado

a ser aplicado a grande escala, tal como como a necessidade de haver uma definição globalmente aceite

sobre o que se consideram depósitos de carvão inexploráveis e o facto de ainda ser necessária uma

melhoria de eficiência na injeção de CO2.(35)

Uma das vantagens que se aponta para este tipo de armazenamento é o custo de injetar o CO2

ser, em parte, coberto pela venda do metano capturado. (34)

12

1.3.2Armazenamento no Fundo dos Oceanos

Este modo de armazenamento já tem sido alvo de um estudo teórico e de testes de pequena

escala há mais de duas décadas. Ainda está longe de ser industrializado, uma vez que se trata de uma área

que precisa de ser mais aprofundada, nomeadamente devido aos possíveis riscos ambientais e questões

legais que pode trazer.(37)

Já foram propostos diversos tipos de tecnologias e de processos que permitiriam este

armazenamento.

Um deles consiste na injeção do CO2 no estado líquido a uma profundidade entre os 1000 e os

3000 metros. A estas profundidades, o CO2 torna-se mais denso do que a água, o que o impede de

ascender à superfície.(29)

Uma outra hipótese fundamenta-se em formar hidratos de C02 sólidos e largá-los no oceano, onde

ficariam inertes.(37)

Existem muitos problemas levantados relativamente a este armazenamento sendo que grande

parte deles se prende sobre a possibilidade de o armazenamento de CO2 no oceano afetar a vida marinha,

devido ao aumento da acidez da água. (37)

Figura 12 – Tipos de Armazenamento do CO2 (5)

13

2. Exemplos atuais de projetos onde se faz o armazenamento de CO2

Atualmente existem 15 projetos CCS de grande escala em operação. Observando a Tabela 2 na

página seguinte, entende-se que a pré-combustão e fixação de CO2 em reservatórios naturais de petróleo

foram usados em 10 dos 15 projetos, constituindo, por isso, respetivamente, o processo de captura e tipo

de armazenamento mais populares. No total, estes 15 projetos capturam, por ano, aproximadamente

28,7 GKg de CO2.(7)

Destes 15 projetos, apenas um é uma central termoelétrica. Esta central canadiana que produz

energia pela combustão do carvão está em operação desde 2014. Graças à tecnologia CCS, captura 90%

das duas emissões, cerca de 1 GKg de CO2 ao ano. (38)

Mais duas centrais termoelétricas estão a ser construídas, neste momento, nos Estados Unidos e

10 estão em fase de planeamento. Na verdade, observando o gráfico 3, pode-se constatar que há um total

de 7 projetos CCS em construção e 17 em fase de planeamento. Nestes projetos, constam indústrias de

processamento de gás natural, produção de hidrogénio, refinarias de petróleo, entre outras. Se todos

estes projetos passarem, de facto, para uma fase de operação, o que se estima vir a acontecer depois de

2020, passarão a ser capturado por ano aproximadamente 70,8GKg de CO2, dos quais 22,2 GKg serão

apenas das 13 centrais termoelétricas. (7) Este último número constitui, no entanto, apenas 0.16% das

emissões a nível global das centrais termoelétricas. (9)

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Tabela 3- Projetos CCS de Grande Escala em Operação (7)

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3. Nota Final A equipa de trabalho acredita seriamente no potencial de um estudo aprofundado no âmbito do

conceito de combustíveis fósseis verdes. Na verdade, a descrição dos processos de captura, transporte e armazenamento apresentada neste relatório permite compreender a complexidade dos mecanismos associados a esta tecnologia de Captura de Carbono e Armazenamento, um dos recentes avanços tecnológicos na incidência da obtenção destes mesmos combustíveis fósseis verdes.

Da pesquisa, concluímos que este é um conceito motivador de muita controvérsia e ampla discussão que, por repetida análise, poderá encontrar melhorias significativas com a passagem do tempo.

A importância desta tecnologia para a sustentabilidade do sistema Terra é veemente expressa por alguns dos dados apresentados, que demonstram a necessidade de redução eficaz nas centrais de energia das emissões de carbono. Paralelamente a isto, verifica-se uma emancipação deste conceito com a apresentação de dados bibliográficos referentes a relatórios de perspetivas de custos económicos, que categorizam a redução drástica das despesas financeiras no processo de redução das emissões de carbono quando se recorre a tecnologia deste tipo.

No sentido oposto, diversos problemas como redução da eficiência energética, custos de impacto ambiental motivados por toda a construção e aplicação desta tecnologia, entre outros fatores de cariz sobretudo ambiental, permitem-nos compreender os entraves éticos e profissionais relacionados com a colocação em prática imediata desta tecnologia.

Outra das conclusões que nos é permitido retirar da realização deste trabalho é que as matérias condicionantes deste subtema são muito abrangentes, podendo fugir aos trâmites da Engenharia, e complementar-se com aspetos de cariz económico, financeiro e social. Na realidade, problemáticas associadas à ampla dispersão do carbono depois de armazenado no solo motivariam um estudo necessário e obrigatório relativo a situações de ordem legal, como é o caso das violações de propriedade privada. Ainda que estes estudos pareçam desviar-se do interesse dos engenheiros mecânicos, torna-se importante a sua elaboração e análise posterior, de forma a serem desenvolvidos métodos e engenhos que facilitem a aplicação da legislação de cada país.

Em síntese, a equipa de trabalho verificou que existem um conjunto de vantagens e desvantagens relativas a cada um dos processos da Captura de Carbono e Armazenamento, expô-las, descreveu-as e relacionou-as, por vezes, com outras áreas complementares fundamentais ao desenrolar da atividade da Engenharia, de forma a compreender em que estado está a busca por combustíveis fósseis verdes. Com o trabalho, foi ainda permitido o ganho de uma nova consciência ecológica e da importância da atividade que nos propomos a aprender e a desempenhar no futuro (Engenharia Mecânica) para o bom funcionamento do planeta Terra e da qualidade de vida dos seus habitantes.

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