Noruega tiene la instalación de prueba más grande del mundo para la tecnología de captura de CO2 en Mongstad. Aquí, Los proveedores de tecnología grandes y pequeños pueden presentar sus conceptos innovadores para mejorar la tecnología de captura de CO2 y probarlos a escala industrial en condiciones cuidadosamente controladas. Crédito:MariusL, TU / iStock
¿Por qué se habla tanto sobre el almacenamiento de CO 2 ¿subterráneo? ¿No cuesta más de lo que vale? Aquí proporcionamos las respuestas y explicaciones de los científicos investigadores de por qué CCS es una tecnología climática de la que dependemos por completo. (Y si, es perfectamente seguro.)
¿Qué es exactamente CCS?
CCS es una abreviatura de captura y almacenamiento de carbono. El carbono al que se hace referencia aquí es el gas de efecto invernadero dióxido de carbono (CO 2 ), que se emite cuando nosotros, por ejemplo, quemar aceite, carbón o gas y cuando fabricamos cemento y otros productos industriales.
Entonces, CCS es tecnología que puede capturar y transportar este CO 2 y guárdelo de forma segura bajo la superficie de la tierra. Por lo tanto, muchos han comenzado a referirse a la CAC como reciclaje de carbono, ya que el plan es devolver el CO 2 de donde vino, subterráneo, por ejemplo en el viejo, depósitos de aceite estables que se pueden sellar.
¿Por qué se denomina CCS:captura y almacenamiento subterráneo de CO 2 -¿muy importante?
La razón es que todos los escenarios serios para el futuro dependen de que seamos capaces de afrontar este desafío si queremos conseguir en la práctica el objetivo de los dos grados. En otras palabras, ¡no tenemos opción! La razón es que seremos dependientes del petróleo y el gas durante varios años. Cortar los suministros de petróleo del mundo es una solución mucho menos realista.
La Agencia Internacional de Energía (AIE) y el Panel Climático de la ONU afirman claramente que es "extremadamente probable" que el cambio climático esté relacionado con nuestro CO 2 emisiones. Por eso, para 2050 el mundo debe reducir las emisiones de CO 2 por 5 gigatoneladas por año. Esto es equivalente al CO total 2 emisiones de unas diez mil fábricas y centrales eléctricas. CCS puede contribuir a eliminar por completo del 14 al 17 por ciento de estas emisiones. (Basado en cifras de 2015.)
Sin este método será imposible lograr el llamado objetivo de dos grados, que en opinión de un número creciente de científicos debería ajustarse a 1,5 grados. Para estar seguros (es decir, apuntar a 1,5 grados), deberíamos reducir las emisiones aún más, al mismo tiempo que implementamos la captura y almacenamiento de CO 2 .
En resumen:iniciativas como el aumento del uso de la energía nuclear y las energías renovables, y los cambios que implican la electrificación de la industria del transporte no serán suficientes. No podemos arreglárnoslas sin CCS. Por lo tanto, el mundo debe sufrir cambios a una escala que nunca antes habíamos visto, y esto es urgente.
¿Por qué ha llegado a esto?
En primer lugar:los investigadores climáticos del mundo están de acuerdo en que el CO 2 es un gas de efecto invernadero que inhibe la radiación de calor y, por lo tanto, hace que aumente la temperatura de la Tierra. Cuando la cantidad de CO 2 en la atmósfera aumenta, el efecto aislante de la atmósfera también aumenta, es decir, CO 2 contribuye al efecto invernadero. Emisiones naturales de CO 2 son manejados por el propio planeta, ya que los árboles y las plantas absorben CO 2 en relación con la fotosíntesis, resultando en el llamado "ciclo del carbono". Sin embargo, desde la revolución industrial nuestra demanda de energía ha aumentado, y esta demanda se ha satisfecho mediante el uso de carbón, petróleo y gas, que sin la interferencia humana habría permanecido intacta, como almacén subterráneo natural de carbono. Al quemar carbón y gas, y al establecer una industria que también emita CO 2 , hemos lanzado más CO 2 que la naturaleza es capaz de absorber sola, por ejemplo a través del proceso de fotosíntesis.
Todas las cifras y mediciones científicas disponibles muestran que las emisiones de gases de efecto invernadero han aumentado constantemente desde 1890, y las emisiones hasta el momento actual han provocado un aumento total de un grado en la temperatura media en la superficie de la Tierra.
Ya estamos viendo el impacto tanto en la naturaleza como en la infraestructura. Un aumento adicional de la temperatura provocará un aumento del nivel del mar a medida que el hielo polar se derrita, a un clima aún más extremo, ya agua de mar más ácida que, a su vez, provocará la extinción de organismos como los corales y las algas. Las especies que en la actualidad constituyen alimento para animales y humanos desaparecerán. El aumento de la temperatura y la sequía reducirán drásticamente los rendimientos de cereales, frutas y vegetales. Esto provocará un aumento en el número de refugiados.
¿Es técnicamente posible capturar CO 2 ?
Si. Los científicos de investigación noruegos han estado trabajando en esto desde la década de 1980. En esos días CO 2 ya se había inyectado durante algún tiempo (desde la década de 1970) en los campos petroleros estadounidenses para aumentar la producción de petróleo. Casi la misma tecnología se utiliza en CO 2 capturar hoy. Desde que CCS comenzó en 1996, más de 23 millones de toneladas de CO 2 se han almacenado de forma segura en el campo Sleipner y hemos estado almacenando CO 2 en el campo Snøhvit desde 2008. El almacenamiento tiene lugar en poros llenos de salmuera en formaciones de arenisca (los denominados acuíferos de agua salada). Tal CO 2 las acumulaciones están selladas por una roca geológica natural, como pizarra o arcilla.
Noruega también tiene la instalación de prueba más grande del mundo para CO 2 tecnología de captura en Mongstad. Aquí, Los proveedores de tecnología grandes y pequeños pueden presentar sus conceptos innovadores para mejorar el CO 2 capturar tecnología y probarlas a escala industrial en condiciones cuidadosamente controladas.
¿Es caro?
Toda la tecnología cuesta dinero, pero los costos que nos impondrá el cambio climático serán mucho mayores.
Las estimaciones de SINTEF muestran que el costo de la captura a gran escala (es decir, millones de toneladas por año), transporte y almacenamiento de CO 2 de las centrales eléctricas de carbón será de aproximadamente USD 93 por tonelada (NOK 830). (Vea el recuadro de datos clave). Este costo varía según el país, fuente, distancia de transporte y tipo de lugar de eliminación. Capturando CO 2 de las cementeras, Las acerías y la incineración de residuos costarán menos que la captura de CO 2 de plantas de energía.
Sin embargo, CCS es cada vez más barato:como ocurre con otras tecnologías que inicialmente son caras, CO 2 la captura se ha vuelto más eficiente y, por lo tanto, más barata. Los científicos de investigación esperan que el precio baje aún más, en sintonía con la implementación de la tecnología. También se considera que la difusión de esta tecnología representa un gran potencial para el desarrollo industrial.
¿Cómo funciona CCS en la práctica?
Esencialmente, hay dos categorías de CCS:
El primero es capturar y almacenar CO 2 que se encuentran en la generación de energía y otras industrias, como el cemento, industrias siderúrgicas y de residuos, así como generación de energía a partir de gas natural y carbón. Estas son fuentes con alto CO 2 emisiones.
Centro de investigación de SINTEF para CO 2 -captura en Trondheim, Noruega. La planta abaratará la limpieza de los gases de escape de las centrales eléctricas de gas y carbón y de la industria de procesos para el gas de efecto invernadero CO 2 . El laboratorio se utiliza para la investigación sobre la purificación química de CO 2 de los gases de escape, el método que se utilizará en las primeras plantas a gran escala del mundo para CO 2 capturar. Foto:Thor Nielsen.
Esto se hace mediante varios procesos químicos.
Esta tecnología de absorción (entre estos, tecnología de aminas) utiliza sustancias químicas que se unen al CO 2 contenida en los gases de combustión industriales antes de que llegue a la chimenea. Esto significa que industrias como la siderúrgica, Los productores de fertilizantes y las fábricas de cemento pueden reducir su CO 2 emisiones a cero.
Esto es extremadamente importante ya que estas industrias producen bienes que el mundo necesita, pero también están configurados para producir CO 2 como un subproducto de su actividad en el futuro. CCS es la única solución que existe que puede generar cero emisiones para estas industrias.
Para capturar el CO 2 , el primer paso es el uso de productos químicos para unirse al CO 2 . Entonces el CO 2 debe separarse de los productos químicos para obtener CO puro 2 . Lograr esto, la mezcla se calienta para liberar el CO 2 . Este proceso deja dos productos:CO puro 2 que es fácil de manejar y productos químicos que se pueden reutilizar.
El proceso de separación del CO 2 de los productos químicos es costoso, porque requiere mucha energía. Tal CO 2 Por lo tanto, la purificación es más rentable en los procesos industriales que generan calor residual, porque la energía de este exceso de calor se puede utilizar para el proceso de purificación. Los investigadores noruegos y Aker Solutions han desarrollado una instalación de prueba móvil para esto en el proyecto Solvit.
La instalación de prueba móvil ha verificado la captura de centrales eléctricas de gas y carbón, refinerías, instalaciones de incineración de residuos y fábricas de cemento. Los investigadores realizaron pruebas en seis plantas piloto en Alemania, Escocia, Estados Unidos y Noruega y evaluaron 90 mezclas químicas diferentes para encontrar la mejor.
El método de purificación química también se puede utilizar cuando se crea hidrógeno a partir de gas natural. Usando este método, el hidrógeno se vuelve completamente libre de emisiones.
El segundo método se llama BIO-CCS. En la práctica, esto significa extraer CO 2 de la atmósfera.
El principio es capturar y almacenar CO 2 de fuentes que inicialmente se consideran climáticamente neutrales, como residuos biológicos, astillas de madera o estiércol. Lo que se captura es el CO 2 que se encuentra en el ciclo natural de la tierra, y no CO 2 de fuentes de carbono como el carbón, petróleo y gas. De esta forma reducimos la cantidad de gas de efecto invernadero que ya existe en la atmósfera, porque viene de lo natural, CO biológico 2 ciclo.
BIO-CCS también se puede realizar capturando y almacenando CO 2 de fuentes biológicas a través de la producción de biocarbono (carbón vegetal). El biocarbono es un buen mejorador del suelo y también se une al CO 2 , siempre que el carbón no se queme y permanezca en el suelo. El método de producción de biocarbono se llama pirólisis, y es tan simple que se puede hacer en tu propio jardín con desechos de jardín, por ejemplo. Sin embargo, se necesita un horno de pirólisis.
En el horno, la biomasa se calienta entre 500 y 700 grados con un suministro mínimo de aire en no más de 20 minutos. El biocarbono contiene el doble de carbono que otras materias orgánicas. El método es inteligente porque solo necesitamos tierra o tierra cultivada para el CO 2 almacenamiento, que hace que el transporte y almacenamiento de CO 2 menos complicado que de la industria. Por supuesto, el método es más eficaz cuando se utiliza a gran escala en horticultura o agricultura.
Según cifras del Instituto Noruego de Investigación en Bioeconomía (NIBIO), las emisiones del sector agrícola noruego se pueden reducir a la mitad si 4, 000 granjas noruegas producen y mezclan biocarbono en el suelo. NIBIO es socio del proyecto CAPTURE + y son los que llevan más tiempo investigando el biocarbono en Noruega.
¿Cómo sabemos que el transporte de CO 2 en tuberías es seguro?
Hoy CO 2 se transporta en oleoductos que se extienden por miles de kilómetros de tierra en América del Norte. En Noruega, hay 150 kilómetros de CO 2 oleoducto en el lecho marino desde el campo Snøhvit hasta Melkøya en Hammerfest.
Como consecuencia, transporte de CO 2 es completamente seguro si todas las tuberías están diseñadas específicamente solo para CO 2 transporte. Para averiguar qué se necesita, SINTEF ha desarrollado un modelo de simulación avanzado que puede predecir si una grieta u otro daño a un CO 2 La tubería de transporte puede convertirse en una brecha continua. La herramienta muestra cómo las propias tuberías pueden evitar que crezcan grietas sin la necesidad de hacer que las paredes de la tubería sean innecesariamente gruesas o de otras medidas costosas para reducir el riesgo.
Intentar sobredimensionar las tuberías para controlar las fracturas aumentando el espesor de la pared es una estrategia costosa. Para una tubería de 50 millas de largo con un diámetro de 36 pulgadas, el aumento del grosor de la pared en solo tres milímetros agregará NOK 250 millones (GBP £ 22.25) al costo total, dados los precios actuales del acero.
La industria petrolera noruega tiene muchas décadas de experiencia en el diseño de tuberías y evaluaciones de seguridad relacionadas con el transporte por tuberías de gas natural. Pero CO 2 tiene propiedades diferentes a las del gas natural. A diferencia del gas natural, CO 2 calienta a medida que la presión disminuye. Si hay un agujero en un CO 2 tubería, Se libera hasta diez veces más energía en comparación con una fuga en un gasoducto.
Recientemente, SINTEF ha utilizado el modelo de simulación para preparar proyecciones para el proyecto Northern Lights. Este proyecto está gestionado por Equinor con Shell y Total como socios y cubre la parte de transporte y almacenamiento del proyecto de demostración de Noruega para CO a gran escala. 2 manejo.
¿Cómo sabemos que el almacenamiento subterráneo de CO 2 ¿es seguro?
Hasta la fecha, Toda la investigación y la experiencia sugieren que el almacenamiento de CO 2 se puede hacer de forma segura si se seleccionan las áreas de almacenamiento adecuadas.
Un buen ejemplo es el proyecto piloto de Equinor en Sleipner, donde 1 millón de toneladas de CO 2 por año se ha inyectado en la piedra arenisca pourous bajo capas más densas de arcilla casi 1, 000 metros bajo el lecho marino desde 1996. Investigadores del SINTEF muchos temas relacionados con la seguridad, pero también rentable, almacenamiento:
Un ejemplo de investigación en curso es el proyecto Pre-ACT coordinado por SINTEF, que está financiado por la UE, el Consejo de Investigación de Noruega, Equinor Shell y Total, entre otros.
En el proyecto, los investigadores tienen acceso a datos de seguimiento de importantes CO 2 plantas de demostración de almacenamiento. Los datos se utilizarán para calibrar y demostrar el valor de los métodos desarrollados y para desarrollar un "protocolo" o recomendaciones.
Las recomendaciones se desarrollan como herramientas para decisiones operativas basadas en información sobre la presión intersticial en el depósito de almacenamiento. Esto ayudará a los operadores a maximizar tanto la seguridad como la capacidad de almacenamiento de forma rentable. El sistema también se utilizará para monitorear los reservorios.
Pre-ACT utiliza un gran laboratorio de campo para CO 2 almacenamiento:Svelvik CO 2 Laboratorio de campo. El campo está ubicado en un pozo de arena cerca de Drammen en Noruega y es administrado por SINTEF. El laboratorio consta de un pozo de inyección y cuatro pozos de monitoreo, todos con instrumentos para medir lo que está sucediendo tanto en los propios pozos como en las áreas entre los pozos. Esto les da a los investigadores datos aún más únicos.
Además, este laboratorio de campo ofrece a los investigadores oportunidades únicas para probar nuevos métodos y equipos, como sensores de fibra óptica para CO 2 vigilancia.
