Mineralização CO2_Apresentação PDF Adriane

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Apresentação	Final	–	Engenharia	de	
Combus9veis	Fósseis	2021.1	
	
	Adriane	Flausino	RA	11012606	
		
	
	
	
V	
O	aquecimento	global	é	uma	realidade	e	está	relacionado	às	aIvidades	dos	seres	humanos	no	planeta.	Ele	acontece	na	
atmosfera	 pelo	 aumento	 da	 temperatura	média	 e	 provoca	 derreImento	 de	 geleiras,	 deserIficação	 de	 áreas	 férteis,	
aumento	do	nível	dos	oceanos,	mulIplicação	de	pragas	e	doenças.	Tudo	isso	é	causado	pelo	aumento	na	concentração	
atmosférica	 dos	 Gases	 de	 Efeito	 Estufa	 (GEE),	 emiIdos	 em	 grandes	 quanIdades	 pela	 geração	 de	 resíduos,	 pelo	
desmatamento	e	pelo	uso	de	combus9veis	fósseis.	
	
)	
Protocolo	de	Kyoto	 	é	a	exigência	de	que	os	países	 limitem	ou	reduzam	suas	emissões	de	gases	de	efeito	estufa.	Ao	
estabelecer	 tais	metas,	 as	 reduções	 de	 emissões	 adquiriram	 valor	 econômico.	 Para	 ajudar	 os	 países	 a	 cumprir	 suas	
metas	de	emissão	e	encorajar	o	setor	privado	e	os	países	em	desenvolvimento	a	contribuir	com	os	esforços	de	redução	
de	emissões,	os	negociadores	do	Protocolo	incluíram	três	mecanismos	baseados	no	mercado	-	comércio	de	emissões,	
mecanismo	de	desenvolvimento	limpo	(MDL)	e	Implementação	Conjunta	(JI	).	
	
Linhas	de	base	padronizadas	no	MDL	
•  Reflorestamento	de	terras	com	floresta	em	exaustão	como	
aIvidades	de	projeto	de	florestamento	e	reflorestamento	MDL		
•  Novo	hidroclorofluorocarbono-22	(HCFC-22)		
•  Óxido	de	enxofre	
•  Captura	e	armazenamento	de	dióxido	de	carbono	(CCS)	como	
aIvidades	de	projeto	de	MDL	
	
• V.	
O	MDL	 permite	 que	 projetos	 de	 redução	 de	 emissões	 em	 países	 em	 desenvolvimento	 ganhem	 créditos	 de	 redução	
cerIficada	de	emissões	 (CER),	 cada	um	equivalente	a	uma	tonelada	de	CO2.	Essas	RCEs	podem	ser	comercializadas	e	
vendidas	e	usadas	por	países	industrializados	para	cumprir	uma	parte	de	suas	metas	de	redução	de	emissões	de	acordo	
com	o	Protocolo	de	Quioto.	
Existem	prós	e	contras	quando	se	fala	na	tecnologia	de	captura	e	armazenamento	de	carbono.	O	primeiro	ponto	contra,	
e	 provavelmente	 o	mais	 importante,	 é	 que	 até	 o	 efeIvo	 desenvolvimento	 e	 disseminação	 dessa	 ferramenta,	 muito	
combus9vel	 fóssil	 ainda	 será	queimado.	 Esse	 fator	 faz	 com	que	muitos	 cienIstas	duvidem	da	 validade	dessa	 solução	
tecnológica,	uma	vez	que	a	própria	existência	do	CCS	pode	reforçar	um	aumento	no	uso	desses	combus9veis.	
Figura	1.	–	Tecnologia	de	Mineralização	e			Captura	de	CO2.	
	
	
		
•  Captura	e	armazenamento	de	carbono	(CCS)	fornece	uma	solução	para	a	
descarbonização	do	economia.		
•  O	sucesso	desta	solução	depende	da	capacidade	de	armazenar	com	segurança	e	
permanentemente	CO2.		
Figura	2.	–		Estoque	de	CO2.	
	
	
		
•  Este	 estudo	 demonstra	 pela	 primeira	 vez	 o	 descarte	 permanente	 de	 CO2	 como	 minerais	
carbonáIcos	ambientalmente	benignos	em	rochas	basálIcas.	Descobrimos	que	mais	de	95%	
do	CO2	injetado	no	site	CarbFix	na	Islândia	foi	mineralizado	para	carbonar	minerais	em	menos	
de	2	anos.	Este	resultado	contrasta	com	a	visão	comum	de	que	a	imobilização	de	CO2	como	
carbonato	minerais	dentro	de	reservatórios	geológicos	 levam	de	várias	centenas	a	milhares	
de	anos.		
•  O	projeto	piloto	CarbFix	na	Islândia	foi	concebido	para	promover	e	verificar	a	mineralização	
de	CO2	in	situ	em	rochas	basálIcas	para	disposição	permanente	de	emissões	antropogênicas	
de	 CO2	 (14).	 Duas	 injecções	 testes	 foram	 realizados	 na	 injeção	 de	 CarbFix	 local	 perto	 da	
energia	geotérmica	Hellisheidi.	
	
		
Figura	3	-Reykjavík	Energy	owns	the	Hellisheidi	geothermal	power	plant,	a	combined	heat	and	power	plant	
located	about	20	km	from	Reykjavík	in	south-west	Iceland.	
Figura.	4.	Geological	cross-secIon	of	the	CarbFix	injecIon	site.	CO2	and	H2S	are	injected	fully	dissolved	in	
water	in	injecIonwell	HN02	at	a	depth	between	400	and	540	m.	For	this	study,	fluid	sampleswere	collected	in	
the	injecIon	well	HN02	and	the	monitoring	well	HN04	[modified	from	(15)].	
Armazenamento e Captura em Rochas Basál5cas
DUAS	FASES		
I	-	175	ton	de	CO2	puro	de	Jan	-	Mar	de	2012;	
II	-	73	ton	de	CO2-H2S	mistura	de	gás	em	Jun	-	Ago	de	2012.	55	ton	de	CO2.		
	
•  H2S	não	é	apenas	um	consItuinte	 importante	de	gases	geotérmicos,	mas	também	de	gás	ácido	rico	em	CO2.		
•  O	custo	de	captura	e	armazenamento	de	carbono	 (CCS)	é	dominado	pelo	
custo	 de	 captura	 e	 gás	 separação,	 o	 custo	 geral	 poderia	 ser	 reduzido	
injetando	misturas	de	gases	em	vez	de	CO2	puro.		
•  O	propósito	da	mistura	à	Injeção	de	CO2	/	H2S	foi	para	avaliar	a	viabilidade	de	injetar	impurezas	no	fluxo	de	CO2.	
		
A	formação	de	armazenamento	de	CO2	alvo	está	em	entre	400	e	800	m	de	
profundidade	e	consiste	em	lavas	basálIcas	e	hialoclasItos.		
Devido	ao	raso	profundidade	do	reservatório	de	armazenamento	alvo	e	o	risco	de	vazamento	de	gás	CO2	
através	de	fraturas,	um	novo	CO2	sistema	de	injeção	foi	projetado	e	usado,	que		dissolve	os	gases	em	água	
corrente	em	o	poço	durante	sua	injeção.		
		
As	análises	foram	coletadas	sem	desgaseificação	usando	um	amostrador	de	fundo	de	poço	projetado	do	poço	
de	injeção	HN02	.	
	
A	chegada	do	injetável	da	fase	I	em	monitorar	o	poço	HN04	foi	confirmado	por	um	aumento	na	concentração	de	
SF6,	e	uma	diminuição	acentuada	em	concentração	de	pH	e	DIC.	Com	base	nos	dados	do	SF6,	e	o	avanço	no	
HN04	ocorreu	56	dias	após	a	injeção.	
	
•  O	desIno	do	CO2	injetado	foi	quanIficado	usando	cálculos	de	balanço	de	massa.	O	
resultado	 as	 concentrações	 calculadas	 de	 DIC	 e	 C14	 são	muito	mais	 alto	 do	 que	
aqueles	medidos	no	amostras	de	água,	sugerindo	uma	perda	de	DIC	e	C14.	
•  Ao	longo	do	caminho	de	fluxo	subterrâneo	em	direção	ao	monitoramento	bem.	O	
mais	plausível,	o	mecanismo	para	essa	diferença	é	a	precipitação	de	carbonatos.	
•  A	 maioria	 dos	 CO2	 injetado	 foi	 provavelmente	 mineralizado	 dentro	 da	 matriz	
porosa	do	basalto	que	permite	por	mais	tempo,	tempos	de	residência	de	fluido	e,	
portanto,	reação	prolongada.		
	
		
Gráficos	das	Figuras	1,	2	e	3		do	experimento.	
	
		
Esta	conclusão	é	confirmada	por:		
•  (i)	 Calculado	 estados	 de	 saturação	 de	 fluido	
mostrando	 que	 o	 os	 fluidos	 de	 monitoramento	
estão	em	saturação	ou	supersaturação	com	respeito	
à	 calcita	em	 todos	os	momentos,	exceto	durante	o	
caminho	 de	 fluxo	 de	 baixo	 volume	 inicial	
contribuição;		
•  (ii)	 Difração	 de	 raios-x	 e	 varredura	 microscopia	
eletrônica	 com	 raio-x	 de	 dispersão	 de	 energia	
análise	 de	 espectroscopia	 de	 precipitados	 de	
minerais	 secundários	 coletado	 da	 bomba	
submersível	 em	 monitorando	 o	 poço	 HN04	 depois	que	 foi	 transportado	 para	 o	 superxcie,	 mostrando	
que	esses	precipitados	são	calcita	
•  (iii)	 a	 semelhança	 no	 Concentração	 de	 C14	 do	 CO2	injetado	e	da	calcita	coletada	precipitada	(7,48	±	0,8	
e	7,82	±	0,05	fração	moderna).	
A	rápida	taxa	de	conversão	de	CO2	dissolvido	em	minerais	de	calcita	no	reservatório	de	armazenamento	CarbFix	
é	provavelmente	o	resultado:	
(i)	o	novo	sistema	de	injeção	de	CO2	que	injetou	CO2	dissolvido	na	água	na	subsuperxcie;		
(ii)	a	taxa	de	dissolução	relaIvamente	rápida	de	basalto,	liberando	Íons	Ca,	Mg	e	Fe	necessários	para	o	CO2	
mineralização;		
(iii)	a	mistura	de	água	injetada	com	águas	de	formação	alcalina;	e		
(iv)	a	dissolução	de	carbonatos	secundários	pre-existentes	em	o	início	da	injeção	de	CO2,	o	que	pode	ter	
contribuído	para	a	neutralização	do	CO2-	injetado	água	rica	através	da	reação.		
-	Os	cálculos	do	balanço	de	massa	demonstrar	claramente	que	esses	carbonatos	preexistentes	re-precipitado	
durante	a	mineralização	do	CO2	injetados.		
	
Os	resultados	deste	estudo	demonstram	que	quase	mineralização	in	situ	de	CO2	completa	em	basálIco	as	rochas	
podem	ocorrer	em	menos	de	2	anos.	Uma	vez	armazenado	dentro	minerais	de	carbonato,	o	risco	de	vazamento	é	
eliminado	 e	 qualquer	 programa	 de	 monitoramento	 do	 armazenamento	 local,	 pode	 ser	 reduzido	
significaIvamente,	melhorando	assim	a	segurança	de	armazenamento	e	aceitação	pública.		
	
Fluidos	aquosos	naturaisem	basaltos	e	aqueles	no	local	CarbFix	tende	a	estar	perto	do	equilíbrio	com	relação	à	
calcita,	 limitando	 sua	 redissolução.	 A	 ampliação	 do	 armazenamento	 de	 carbono	 basálIco	 é	 um	método	 que	
requer	quanIdades	substanciais	de	água	e	rochas	basálIcas	porosas.	
•  Injetar	O2	em	seu	reservatório	com	o	objeIvo	de	produzir	exclusivamente	H2.	A	Proton	no	
processo	de	combustão	in-situ	tão	bem	conhecido	pelo	setor	de	petróleo	pesado.	
	
	
	
	
	
	
•  O	que	a	Proton	quer	fazer	é	sobrecarregar	as	reações	geradoras	de	hidrogênio	usando	o	óleo	como	
combus9vel	e,	ao	mesmo	tempo,	deixando	o	carbono	onde	está.	
•  Essa	ambição	inclui	fazer	isso	a	um	preço	que	é	cerca	de	5	vezes	menor	do	que	o	preço	do	gás	
natural	canadense	e	uma	fração	ainda	menor	do	que	outros	métodos	de	geração	de	H2	.	
(Hidrogênio	Verde).	
Figura	5.	-	Proton	Technologies		-	Planta	de	Hidrogênio.	
	
	
		
•  Além	de	diminuir	a	pegada	de	Carbono,	a	separação	do	hidrogênio	no	
poço	deixaria	os	gases	 indesejados	presos	dentro	do	reservatório.	 Isso	
inclui	o	O2	produzido.	 		
•  Deixando-o	no	solo	ajudaria	a	sustentar	o	processo	de	combustão	com	
menos	necessidade	de	ser	bombeado	por	um	injetor.	
•  A	separação	no	fundo	do	poço	também	permiIria	um	melhor	sequestro	
do	CO2.		
•  Se	não	for	permiIdo	subir,	o	CO2	 	seria	deixado	para	precipitar	na	água	
do	 reservatório	 como	 ácido	 carbônico.	 Além	 de	 adiIvos,	 incluindo	
águas	 residuais	de	campos	petrolíferos	ou	esgoto	bruto,	poderiam	ser	
adicionados	a	baixo	custo	para	acelerar	a	 transformação	de	o	CO2	em	
carbonatos	sólidos.		
Figura	6	-	Proton	Technologies		-	Captura	de	CO2.	
	
	
		
•  O	CO	também	é	produzido	por	combustão	
in	situ.	Mantê-lo	no	reservatório	onde	pode	
se	 misturar	 com	 o	 vapor	 d'água	 é	
semelhante	 a	 adicionar	 combus9vel	
mudança	água-gás.	 														
•  O	 reator	 geológico	 da	 Proton	 puder	 ser	
ajustado	 corretamente,	 então	 o	 CO2	 se	
transformará	 em	 um	 sólido	 carbonato	 à	
medida	que	o	hidrogênio	é	conInuamente	
removido	do	reservatório.		
•  Isso	cria	um	desequilíbrio,	que	a	reação	de	
deslocamento	 água-gás	 tenta	 equalizar,	
quebrando	 mais	 moléculas	 de	 água	 para	
adicionar	mais	CO2	e	mais	H2.		
	
		
	Figura	7		-	Imagem	de	Grant	Strem.	Um	dos	idealizadores	do	projeto.	
	
	
		
•  “Nesse	senIdo,	quanto	mais	hidrogênio	reIramos	do	sistema”,	
disse	Strem,	“mais	hidrogênio	o	sistema	nos	dá."			
• Proton	acredita	que	os	reservatórios	de	petróleo	maduros	são	os	
mais	adequados	por	sua	marca	de	combustão	in-situ.		
Figura	8.	Transforming	Oil	Wells	Into	Carbon	Free	Hydrogen	Sources.	
Figura	9	–	Canada	Plant	–	Proton	Technologies.	
	
		
•  Hoje	 as	 soluções	 apresentam	 falhas	 de	
mercado	 por	 não	 produzirem	 outros	
benexcios	 além	 da	 remoção	 de	 CO2	 da	atmosfera.	
•  Para	 esImular	 o	 desejo	 do	 mercado,	 é	
importante	 que	 os	 governos	 e	 a	 UE	
acelerem	 os	 esforços	 de	 pesquisa	 e	
inovação	para	essas	soluções.				
•  Será	necessário	mais	do	que	 invesImento	
das	 empresas	 de	 tecnologia	 para	
desenvolver	 essas	 tecnologias	 para	 atuar	
em	escala.				
•  	 Há	 ajustes	 a	 serem	 feitos	 incluindo	 o	
uso	de	cabeças		de	poço	resistentes	a	H2	e	tubos	tolerantes	a	O2	nos	injetores.	
Neutralidade	 Climá:ca	 à	 Mineralização	 de	 CO2	
usando,	 por	 exemplo,	 minerais	 máficos	 como	
Olivina	ou	rochas	basálIcas,	mas	normalmente	3-10	
kg	de	rocha	precisam	ser	movidos	para	cada	kg	de	
CO2	economizado.			
	
Os	processos	de	intemperismo	também	são	lentos	e	
irrelevantes	->	prazo	de	30	anos	para	a	neutralidade	
climáIca.	
	
A	injeção	de	CO2	na	rocha	basálIca	jovem	realizada	
no	 local	 de	 armazenamento	 CarbFix	 na	 Islândia	
mostra	 reações	 e	 fixação	 muito	 mais	 rápidas,	
embora	 seja	 usada	 para	 re-injetar	 CO2	 e	 H2S	 da	
extração	de	calor	geotérmico.			
	
	
	
•  O	uso	dessas	 fontes	de	energia	 conInua	aumentando	e	uma	 tecnologia	que	diminua	a	
emissão	de	CO2	da	atmosfera	pode	desempenhar	um	 importante	papel,	ainda	que	não	
seja	a	melhor	solução.	
	
•  Outro	custo,	além	do	energéIco,	são	os	elevados	invesImentos	necessários.	Para	conter	
o	aquecimento	global	na	meta	de	1,5	°Celsius,	seriam	precisos	mais	de	100	projetos	de	
CCS	 eliminando	 270	milhões	 de	 toneladas	 de	 poluição	 de	 CO2/ANO	 ,	 de	 acordo	 com	a	
Agência	Internacional	de	Energia,	mas	os	custos	dessa	ampliação	não	atraem	as	grandes	
indústrias.	Assim,	liberar	o	gás	na	atmosfera	é	muito	mais	barato.	
	
•  Dificuldades	dessa	 tecnologia	de	captura,	o	armazenamento	 também	passa	a	ser	pauta	
de	debate.	Existem	diversos	riscos	envolvendo	as	técnicas	de	armazenamento	geológico	
desse	gás	do	efeito	estufa,	como	a	ocorrência	de	terremotos	e	vazamentos	acidentais.	
•  Para	cienIstas	como	Peter	Eisenberger,	um	dos	fundadores	da	Global	Thermostat,	
uma	tecnologia	que	não	reIra	CO2	da	atmosfera	não	é	sustentável.		
	“Por	que	gastar	tanto	tempo,	energia	e	ingenuidade	chegando	com	soluções	que	não	
são	realmente	soluções?”	
•  	A	tecnologia	que	remove	o	gás	já	presente	no	ar	poderia	ser	a	solução	chamada	de	
"carbono-negaIvo"	 e	 viabilizar	 a	 comercialização	 do	 composto	 comprimido	 no	
mercado.	
•  A	tecnologia	que	reIra	o	CO2	diretamente	do	ar	surge	com	a	promessa	de	resolver	
muitos	dos	problemas	em	torno	do	CCS.		
•  Como	a	captura	é	feita	através	da	atmosfera,	o	carbono	capturado	é	proveniente	de	
vários	Ipos	de	emissões,	como	as	de	carro	ou	avião	–	transportes	responsáveis	por	
metade	da	liberação	de	gases	do	efeito	estufa.		
	
•  Redução	significaIva	dos	custos	e	dos	gastos	energéIcos.	
•  Não	necessita	de	elevadas	temperaturas	e	concentrações	para	o	seu	
funcionamento.		
•  A	ferramenta	também	tem	outras	vantagens,	como	processos	comprovados,	
maior	pureza	do	CO2	e	maior	flexibilidade	na	localização.	
Figura	10.	Imagem	ilustraIva		H2	–	CO2.	
•  http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422000000400018 
•  Fonte: Brasil H2 Fuel Cell Energy 
Por: Eng. Emilio Hoffmann Gomes Neto. https://ambientes.ambientebrasil.com.br/energia/
celula_combustivel/celula_combustivel_-_historia.html 
•  https://www.ipen.br/biblioteca/2006/eventos/15436.pdf 
•  https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/fuel-cells/history.php 
•  http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422000000400018 
•  KIRUBAKARAN, A.; Shailendra Jain; R. K. Nema. A review on fuel cell technologies and power 
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•  GRANT, Paul M.; Chauncey Starr; Thomas J. Overbye. A power grid for the hydrogen economy. 
Scientific American, pp. 76-83, July 2006. 
•  ANDÚJAR, J. M. e F. Segura. Fuel cells: History and updating. A walk along two centuries. 
Renewable and Sustainable Energy Reviews, V. 13, pp. 2309-2322, 2009. 
	
•  h�ps://www.ecycle.com.br/2678-captura-e-armazenamento-de-carbono.html	
•  h�ps://www.forbes.com/sites/nilsrokke/2020/12/01/the-carbon-negaIve-soluIons-that-remove-co2-from-
the-atmosphere/?sh=2bb1f48b488d	
•  h�ps://blog.ballard.com/green-hydrogen-sources