Choose language: English

Suntem si pe: Facebook

NOUTATI

     

    STIATI CA?

        
       

      Captarea si Stocarea CO2 (CCS)

      Mai multe informatii despre captarea si stocarea CO2:

      Ce este captarea si stocarea geologica a dioxidului de carbon?

      Fig. Metode de transport si stocare geologica a CO2


       

       

      Captarea si stocarea carbonului (CCS) este o abordare pentru a atenua incalzirea globala prin captarea dioxidului de carbon (CO2) din surse mari punctiforme, cum ar fi centralele electrice cu combustibil fosil si stocarea lui in locul eliberarii in atmosfera. Desi CO2 a fost injectat in formatiuni geologice pentru diferite scopuri, depozitarea pe termen lung a emisiilor de CO2 constituie un concept care inca nu a fost incercat si pana in prezent (2008) nici o uzina de mare putere nu functioneaza cu un sistem complet de captare si stocare a carbonului. Carbonul este emis in atmosfera (sub forma de dioxid de carbon, numit si CO2), ori de cate ori si oriunde ardem un combustibil. Cele mai mari surse sunt automobilele si camioanele, precum si centralele ne-nucleare - cele care ard carbune, petrol sau gaze naturale, altfel cunoscute sub numele de combustibili fosili. Pentru a preveni crearea concentratiilor mari de dioxid de carbon in atmosfera (posibil producand incalzire globalea si cu siguranta provocand acidifierea oceanelor), putem capta si stoca CO2. Deoarece am avea nevoie sa stocam mii de milioane de tone de CO2, nu putem sa folosim doar containere, ci trebuie sa folosim si facilitatile de depozitare naturale. Mai jos este prezentata o diagrama de locatii posibile pentru stocarea subterana de CO2 , luata dintr-un raport IPCC.

       

       

       

       

      Efectele dioxidului de carbon in atmosfera sunt controversate. Cu toate acestea, temperatura medie a Pamantului este in crestere, mai ales daca este masurata la poli. Retineti ca temperatura medie a suprafetei Pamantului se coreleaza bine cu cantitatea de CO2 din atmosfera (adica daca creste nivelul de CO2 in atmosfera, creste simultan si temperatura de suprafata).

       

       

       

       

       

      In diagrama, temperatura medie este figurata cu rosu, iar continutul de CO2 din atmosfera cu verde.

      sus

       

      Captarea CO2

       

      Captarea de CO2 se poate aplica surselor punctiforme mari, cum ar fi sursele mari de combustibili fosil sau instalatiile de energie din biomasa, industriile cu emisii majore de CO2, industrii de prelucrare a gazelor naturale, uzine cu combustibil de sinteza si de uzine de producere a hidrogenului pe baza de combustibili fosili. In general exista trei tipuri diferite de tehnologii: post-combustie, pre-combustie, si arderea combustibilului pe baza de oxigen (Oxyfuel).

       

      • In post-combustie, emisiile de CO2 sunt eliminate dupa arderea combustibililor fosili – acest sistem s-ar aplica la centralele electrice conventionale. Aici, dioxidul de carbon este captat din gazele de ardere la centralele electrice. Tehnologia este bine cunoscuta si utilizata in prezent la alte aplicatii industriale.
      • Tehnologia pre-combustie este aplicata pe scara larga la producerea de ingrasaminte, combustibil chimic, gazos (H2, CH4), precum si la producerea energiei. In aceste situatii, combustibilul fosil este partial oxidat, de exemplu, intr-un gazificator. Gazul de sinteza care rezulta (CO si H2) este transformat in CO2 si mai mult H2. CO2 rezultat poate fi captat dintr-un flux de evacuare relativ pur. H2 poate fi acum utilizat drept combustibil; carbonul este indepartat inainte ca arderea sa aiba loc.
      • In Oxy-combustie, combustibilul este ars in oxigen in loc de aer. Pentru a limita temperaturile flacarii rezultate la nivelurile obisnuite din timpul combustiei conventionale, gazul de ardere racit este recirculat si injectat in camera de ardere. Gazul de ardere consta in principal din dioxid de carbon si vapori de apa, acesta din urma fiind condensat prin racire. Rezultatul este un flux de dioxid de carbon aproape pur, care poate fi transportat la locul de sechestrare si depozitat. Procesele uzinale bazate pe arderea Oxycombustibilului sunt uneori denumite cicluri "cu emisii zero", pentru ca CO2 depozitat nu este o fractiune scoasa din fluxul de gaze de ardere (ca in cazurile capturii de ardere pre- si post-combustie), ci provine din insusi fluxul de gaz. Trebuie remarcat, totusi, ca o anumita fractiune de CO2 generat in timpul combustiei va sfarsi in mod inevitabil in apa condensata. Pentru a justifica eticheta "cu emisii zero", apa ar trebui sa fie tratata sau eliminata corespunzator. Tehnica este promitatoare, dar pasul initial de separare a aerului necesita o cantitate mare de energie.
      • Uzinele care produc etanol prin fermentare produc CO2 rece si in esenta pur, care poate fi pompat in subteran. Fermentarea produce ceva mai putin CO2 decat etanolul by weight. In 2008, productia mondiala de etanol, a fost estimata la aproximativ 16 miliarde galoane, sau 48 de milioane de tone.

       

      O metoda alternativa, in curs de dezvoltare, este combustia de looping chimic (CLC). Lupingul chimic utilizeaza un oxid de metal ca un operator de transport pentru oxigenul in stare solida. Particulele de oxid de metal reactioneaza cu un combustibil solid, lichid sau gazos intr-un combustor de strat fluidizat, unde reactioneaza cu aerul, producand caldura si regenerand particole metalice de particule solide din metal si un amestec de dioxid de carbon si de vapori de apa. Vapori de apa este condensat, lasand pur dioxid de carbon, care poate fi sechestrat. Particulele solide de metal sunt transmise intr-un alt strat fluidizat unde acestea reactioneaza cu aerul, producand energie termica si regenerand particulele de oxizi metalici, care sunt recirculate spre combustorul de strat fluidizat.


      Cateva propuneri de inginerie au fost facute pentru mult mai dificila sarcina de capturare a CO2 direct din aer, dar munca in acest domeniu este inca la inceput. Global Research Technologies au demonstrat un pre-prototip in 2007. Costurile captarii sunt estimate sa fie mult mai ridicate decat din surse punctiforme, dar pot fi fezabile in cazul emisiilor din surse difuze cum sunt automobilele si aeronavele. sus


       

      Transportul CO2

       

      Dupa captare, CO2 trebuie transportat la siturile de stocare adecvate. Transportul se face prin conducte, care constituie, in general, cea mai ieftina forma de transport. In 2008, in Statele Unite au existat aproximativ 5.800 km de conducte de CO2 . Aceste conducte sunt utilizate in prezent pentru transportul CO2 la campurile de productie petrolifera, unde productia de CO2 este injectat in campuri mai vechi pentru producerea titeiului. Injectarea CO2 pentru producerea de petrol este, in general, numita "recuperare marita de titei" sau EOR. In plus, exista cateva programe pilot, aflate in diferitele stadii pentru testarea stocarii pe termen lung a emisiilor de CO2 in formatiuni geologice neproducatoare de petrol. Acestea sunt discutate mai jos. Se mai pot utiliza sisteme COA de banda rulanta sau nave. Aceste metode sunt in prezent folosite la transportul de CO2 pentru alte aplicatii.

      sus

       

      Stocarea CO2 (sechestrarea)

       

      Pentru stocare permanenta a CO2 au fost concepute diferite recipiente. Acestea includ stocare gazoasa in diferite formatiuni geologice aflate la adancime (inclusiv formatiuni saline si zacaminte de gaze epuizate), stocare lichida in ocean si stocare solida prin reactia CO2 cu oxizi metalici pentru a produce carbonati stabili.

      sus

       

      1. Stocarea geologica

       

      Cunoscuta deasemenea ca geo-sechestrare, aceasta metoda implica injectarea dioxidului de carbon, in general in stare supracritica, direct in formatiunile geologice din subsol. Ca locuri de stocare au fost sugerate campurile petrolifere, campurile gazeifere, formatiunile saline, zacamintele de carbuni neexploatabile si formatiunile bazaltice subterane infiltrate cu apa sarata. Diferite mecanisme fizice (ex. roca din acoperis, foarte impermeabila) si mecanisme de captare geochimica ar preveni scaparea CO2 spre suprafata. Uneori, CO2 este injectat in campurile petrolifere aflate in declin, pentru cresterea recuperarii titeiului (cresterea gradului de recuperare). Aceasta este o optiune atractiva deoarece costurile de depozitare pot fi partial compensate prin vanzarea cantitatii suplimentare de titei extras. Dezavantajele campurilor petrolifere vechi sunt distributia lor geografica si capacitatea lor limitata, precum si faptul ca arderea ulterioara a petrolului suplimentar astfel recuperat va compensa in mare masura sau in totalitate reducerea emisiilor de CO2.

       

      Stratele neexploatabile de carbune pot fi utilizate pentru stocarea CO2 , deoarece CO2 se absoarbe la suprafata carbunelui. Totusi, fezabilitatea tehnica depinde de permeabilitatea stratului de carbune. In procesul de absorbtie carbunele elibereaza metanul adsorbit in prealabil, iar metanul poate fi recuperat (cresterea gradului de recuperare a metanului din stratele de carbune). Vanzarea metanului poate compensa partial costul stocarii CO2. Formatiunile salifere contin saraturi puternic mineralizate si pana in prezent nu s-a considerat ca ar putea aduce vreun beneficiu omului. In cateva situatii, acviferele saline au fost utilizate pentru stocarea deseurilor radioactive. Principalul avantaj al acviferelor saline este potentialul lor larg de stocare volumetrica si ocurenta lor frecventa. Acestea vor reduce distanta de transport a CO2. Dezavanatajul major al acviferelor saline este faptul ca sunt putin cunoscute comparativ cu campurile petrolifere. Pentru a mentine pretul stocarii la un nivel acceptabil, se pot limita lucrarile de explorare geofizica, ceea ce determina o mai mare incertitudine privind structura acviferelor. Spre deosebire de stocarea in campuri petrolifere sau in strate de carbuni, nu exista produse secundare care sa compenseze costul stocarii. In cazul stocarii in acvifere, o problema o poate constitui scurgerea CO2 inapoi in atmosfera. Totusi, cercetarile actuale arata ca exista cateva mecanisme de captare care imobilizeaza CO2 in subteran, reducand riscul scurgerilor.

       

      In cazul siturilor de stocare geologica bine alese, proiectate si administrate, IPCC estimeaza ca CO2 ar putea fi captat pentru o durata de milioane de ani, iar site-urile ar putea retine peste 99% din CO2 injectat timp de peste 1.000 de ani.

      sus

       

      2. Stocarea minerala

       

      Captarea carbonului prin reactia cu CO2 a mineralelor naturale care contin Mg si Ca, pentru a forma carbonati, are multe avantaje unice. Cel mai important este faptul ca carbonatii au o stare energetica mai mica decat CO2, motiv pentru care carbonatarea minerala este favorabila termodinamic si apare in mod natural (de exemplu, alterarea supergena a rocilor in cursul perioadelor geologice). In al doilea rand, materiile prime, cum ar fi mineralele pe baza de magneziu, exista din abundenta. In cele din urma, carbonatii produsi sunt indiscutabil stabili, astfel ca nu se mai pune problema eliberarii CO2 in atmosfera. Cu toate acestea, la temperaturi si presiuni normale ale mediului inconjurator, reactiile conventionale de carbonatare se produc lent. Provocarea in acest caz o constituie identificarea unui traseu viabil din punct de vedere ecologic si industrial, care va permite ca sechestrarea minerala care urmeaza sa fie aplicata sa fie acceptabila si din punct de vedere economic.

      sus

       

      Scurgerea de CO2 stocat

       

      O ingrijorare majora privind CCS o constituie raspunsul la intrebarea daca scurgerea de CO2 stocat va compromite CCS ca optiune de atenuare a schimbarilor climatice. Pentru situri de stocare geologica bine selectate, proiectate si administrate, IPCC estimeaza ca riscurile sunt comparabile cu cele asociate cu activitatea curenta in domeniul hidrocarburilor. Emisiile de CO2 ar putea fi captate pentru milioane de ani, iar locurile de stocare bine selectate pot retine peste 99% din CO2 injectat pe o durata de peste 1000 de ani. In cazul depozitarii oceanice, retentia CO2 ar depinde de adancime; IPCC estimeaza ca la adancimi de 1000-3000 m, 30-85% din CO2 stocat ar fi inca retinut dupa 500 ani. Pentru stocarea minerala nu se considerata ca ar exista vreun risc de scurgere. IPCC recomanda ca stabilirea unor limite pentru valoarea scurgerilor care s-ar putea produce.


      Trebuie, de asemenea, remarcat faptul ca in conditiile de adancime din oceane (aproximativ 400 bari sau 40 MPa, 280 K), gradul de amestec intre apa-CO2 (l) este foarte redus (in cazul in care formarea de carbonat / acidificarea limiteaza a viteza de reactie), dar este favorizata formarea hidratilor apa-CO2 (un fel de cusca solida de apa care inconjoara CO2 ). [3]

       

      Pentru a investiga in continuare siguranta sechestrarii CO2, sa aruncam o privire la campul gazeifer Sleipner din Norvegia, deoarece este cea mai veche uzina care stocheaza CO2 la scara industriala. Conform unei evaluari de mediu a campului de gaze efectuate dupa zece ani de functionare, se poate afirma ca geosechestrarea CO2 a fost cel mai adecvat mod de stocare permanenta a CO2. [4]

      sus

       

      Exemple de proiecte CCS

       

      Incepand din 2007, sunt in functiune patru proiecte de stocare la scara industriala. Cel mai vechi proiect este Sleipner (1996) si este situat in Marea Nordului, acolo unde StatoilHydro din Norvegia disociaza dioxidul de carbon din gazul natural cu ajutorul solventilor aminici si il stocheaza intr-un acvifer salin profund. Dioxidul de carbon este un deseu rezultat din productia de gaze naturale a campului si gazul contine mai mult CO2 (9% ) decat este permis in reteaua de distributie a gazelor naturale. Stocarea CO2 in subteran evita problema si scuteste Statoil de sute de milioane de euro pentru taxe de evitare a carbonului. Incepand cu 1996, Sleipner a stocat circa un milion de tone de CO2 pe an. Al doilea proiect, in campul gazeifer Snøhvit, stocheaza in rezervoarele din Marea Barents 700,000 tone CO2 pe an.

       

      In prezent, cel mai mare proiect din lume privind captarea si stocarea CO2 este proiectul Weyburn. Inceput in 2000, Weyburn este situat pe un zacamant de petrol descoperit in 1954 la Weyburn, in sud-estul statului Saskatchewanul din Canada. CO2 pentru acest proiect este capturat la uzina Great Plains de gazeificare a carbunelui din Beulah, Dakota de Nord, care produce metan din carbune de peste 30 de ani. La Weyburn, emisiile de CO2 vor fi de asemenea utilizate pentru cresterea gradului de recuperare a titeiului cu o rata de injectare de aproximativ 1,5 milioane de tone pe an. Prima faza, incheiata in 2004, a demonstrat ca CO2 poate fi stocat in subteran la site, in conditii de siguranta si pe durata nelimitata. A doua etapa, preconizata sa dureze pana in 2009, studiaza modul in care tehnologia ar putea fi extinsa pe o scara mai mare.

       

      Al patrulea site-ul este In Salah, care, ca si Sleipner si Snøhvit constituie un rezervor de gaze naturale situat in In Salah, Algeria. CO2 va fi separat din gazul natural si re-injectat in subteran, la o rata de aproximativ 1,2 milioane de tone pe an. O initiativa canadiana majora, denumita Reteaua integrata de CO2 (ICO2 N) este un sistem propus pentru captarea, transportul si stocarea dioxidului de carbon (CO2 ). Membri ICO2 N reprezinta un grup de participanti din industrie care furnizeaza un cadru pentru dezvoltarea captarii si stocarii in Canada.

       

      In octombrie 2007, Biroul de Geologie Economica al Universitatii din Texas, Austin a obtinut un subcontract pe 10 ani, in valoare de 38 milioane dolari, pentru a efectua primul proiect pe termen lung, intensiv monitorizat, in Statele Unite, care sa studieze fezabilitatea injectarii unui volum mare de CO2 pentru stocarea subterana. Proiectul este un program de cercetare a Parteneriatului din Sud-Est pentru Sechestrarea Regionala a Carbonului (SECARB), finantat de catre Laboratorul National de Tehnologie a Energiei din cadrul Departamentului Energetic al SUA (DOE). Parteneriatul SECARB va demonstra rata de injectare si capacitatea de depozitare a CO2 in sistemul geologic Tuscaloosa-Woodbine, care se dezvolta din Texas pana in Florida. Regiunea are capacitatea de a stoca peste 200 de miliarde de tone de CO2 din surse punctiforme majore din zona, echivalenta cu aproximativ 33 de ani de emisii globale ale SUA la rata actuala. Incepand cu toamna lui 2007, timp de pana la 1,5 ani, proiectul va injecta CO2 la rata de un milion de tone pe an, in saramura de pana la 3.000 m adancime, sub suprafata, in apropierea campului petrolifer Cranfield, situate la aproximativ 25 km est de Natchez, Mississippi. Echipamentul experimental va masura capacitatea subteranului de a accepta si retine CO2.

       

      In prezent, guvernul Statelor Unite a aprobat construirea a ceea ce se considera prima centrala CCS din lume, FutureGen. La 29 ianuarie 2008, cu toate acestea, Departamentul pentru Energie a anuntat retragerea fondurilor pentru FutureGen, asa cum s-a propus initial, punand sub semnul intrebarii viitorul proiectului, si chiar a incheierii eficiente a acestuia.


      Exemple de sechestrare a carbonului la o instalatie existenta de carbune din SUA gasim la versiunea pilot a companiei de utilitati Luminant de la Statia electrica cu aburi Big Brown din Fairfield, Texas. Acest sistem converteste carbonul rezultat din arderile ramasitelor in bicarbonat de sodiu. Skyonic intentioneaza sa eludeze problemele de stocare a CO2 lichid de prin stocarea bicarbonatului de sodiu in mine, depozitele de deseuri, sau pur si simplu prin vanzare ca bicarbonat industrial sau ca praf de copt de calitate alimentara. Corporatia GreenFuel Technologies are un proiect in faza pilot si pune in aplicare captarea carbonului pe baza de alge, ocolind problemele de stocare prin convertirea ulterioara a algelor in combustibil sau hrana pentru animale. Carbon Trap Technologies, L.P., ("CTT") a fost format la inceputul anului 2007 pentru a elabora si vinde o tehnologie de sechestrare chimica a emisiilor de dioxid de carbon din arderea combustibililor fosili, producand in acelasi timp o valoare de piata semnificativa. In Olanda, o instalatie Oxyfuel de 68 MW ("centrala cu emisii zero") este in curs de planificare si ar urma sa fie operationala in 2009.

       

      In Statele Unite, au fost declansate patru proiecte diferite privind combustibilii de sinteza, care si-au anuntat public intentiile de a incorpora captarea si stocarea carbonului. In cadrul proiectului din Illinois intitulat Combustibili Curati, American Clean Coal Fuels dezvolta proiectul 30.000 de Barili pe Zi de Biomasa si Carbune Curat pentru Lichide in Oakland Illinois, care va vinde CO2 produs la Centrala pentru Cresterea Gradului de Recuperare a Titeiului. Se preconizeaza ca proiectul sa apara on-line spre sfarsitul anului 2012.

       

      Baard Energy, in cadrul proiectului Raul Ohio Combustibili Curati, dezvolta proiectul 53.000 BPD Carbune si Biomasa pentru Lichide, care si-a anuntat intentia de a vinde emisiile de CO2 pentru Enhanced Oil Recovery. Rentech dezvolta o centrala de 29.600 barili pe zi de carbune si biomasa in lichide in Natchez, Mississippi, care va pune in vanzare CO2 centralei pentru cresterea gradului de recuperare a titeiului. Prima faza a proiectului este preconizata pentru 2011.

       

      In Medicine Bow Wyoming, DKRW dezvolta 15.000-20.000 barili pe zi de carbune in lichide, care va vinde emisiile de CO2 ale uzinei pentru cresterea gradului de recuperare a titeiului. Proiectul este preconizat sa devina operational in 2013.

       

      Australia. Ministrul Martin Ferguson de la Resurse Federale si Energie a inaugurat primul proiect de sechestrare geologica din emisfera sudica. Statia pilot este in apropiere de Nirranda de Sud, in sud-vestul statului Victoria. Statia este proprietatea CO2 Cooperative Research Centre. Acesta este finantata in comun de catre guvern si industrie. Scopul statiei este stocarea a 100.000 de tone de dioxid de carbon extras dintr-un put de gaze. Gazul bogat in dioxid de carbon este extras dintr-un rezervor, printr-un put, comprimat si transportat prin conducte pe o distanta de 2,25 km la un alt put. Acolo, gazul este injectat intr-un rezervor de gaze naturale saracite, aflat la aproximativ doi kilometri in subteran. Acest proiect este mic in lumina standardelor internationale, deoarece centrala Algeria BP stocheaza 1.000.000 tone anual.

       

      Statia nu si-a propuns captarea CO2 rezultat in urma producerii energiei electrice prin arderea carbunelui. Nicaieri in lume nu exista un proiect care sa stocheze CO2 din produsele rezultate prin arderea carbunelui pentru generarea energiei electrice in centralele electrice pe baza de carbune.

      sus


       

      Despre CCS de la ZEP