O que é Sequestro de Carbono?

O sequestro de carbono constitui um mecanismo de transferência de carbono da atmosfera para a biosfera (sequestro por biomassa), hidrosfera (sequestro oceânico) e litosfera (sequestro geológico).
 
 
Sequestro Geológico

Sequestro de carbono através da captura, transporte e armazenamento geológico de CO2 é uma importante alternativa na redução e estabilização das emissões de gases de efeito estufa em uma perspectiva de desenvolvimento sustentável, e está baseado no princípio de "devolver o carbono de volta ao subsolo",. A ocorrência de acumulações naturais de dióxido de carbono (campos de CO2 análogos aos campos de gás natural), atestam o grande potencial de formações geológicas de armazenarem gases por milhares ou mesmo milhões de anos. O campo McElmo Dome, nos Estados Unidos, consiste em um campo natural onde o CO2 é extraído para uso comercial desde 1983, com uma reserva original de 1,6 bilhões de toneladas de CO2. Desde o início de sua exploração não foi registrado nenhum caso de vazamento de CO2 na superfície.

Por outro lado, o armazenamento de gases e líquidos em reservatório geológicos é uma atividade exercida há décadas pela indústria. Em alguns países o gás natural é injetado em formações geológicas para uso posterior; gases ácidos (com excesso de enxofre) provenientes de processos industriais e refino de petróleo, assim como resíduos industriais e nucleares são injetados em formações geológicas para descarte de resíduos.
 
 
Captura e Transporte

A primeira etapa do processo de sequestro de carbono é a captura do dióxido de carbono gerado em fontes estacionárias, tais como indústrias, refinarias e termelétricas a carvão.

A captura pode ser feita por diferentes processos, cada um deles relacionado a tecnologias distintas: pós-combustão, pré-combustão, oxi-combustão e em processos industriais.

Na pós-combustão e nos processos industriais o CO2 é extraído dos gases de exaustão através de técnicas de adsorção, absorção, criogenia ou membranas de separação.

No processo de pré-combustão o carbono é extraído do combustível antes de sua queima, sendo produzido um gás composto por monóxido de carbono e hidrogênio (combustível), e depois reagido com água para transformação do CO em CO2. A oxi-combustão consiste na queima do combustível com alto teor de oxigênio ao invés de ar, obtendo CO2 praticamente puro como gás de exaustão.

Após a captura, o CO2 precisa ser comprimido e transportado até o seu local de injeção em formações geológicas apropriadas. O transporte de CO2 é realizado principalmente através de "carbodutos", ou de forma menos econômica, através de navios.
 
 
Opções de Armazenamento

O armazenamento geológico pode ser feito, de forma segura, principalmente em três tipos de reservatórios: campos de petróleo, aquíferos salinos e em camadas de carvão.

Campos de Petróleo são conjuntos de reservatórios geológicos em uma mesma região que abrigaram óleo e/ou gás natural por milhões de anos. Estima-se que aproximadamente 1000 Gt (bilhões de toneladas) de CO2 (Fonte: IEA) possa ser estocada nos campos de petróleo do mundo inteiro. A injeção de CO2 em campos de petróleo pode resultar em um aumento na produção de hidrocarbonetos, através de uma técnica conhecida como EOR (Enhanced Oil Recovery). Dependendo da pressão e da temperatura no reservatório, o CO2 injetado irá se dissolver no óleo, reduzindo a sua tensão interfacial e viscosidade, facilitando a mobilidade do óleo no reservatório e aumentando a sua produção em até 40% do volume de petróleo residual, que não poderia ser extraído pelas técnicas convencionais. Esta tecnologia, empregada nos Estados Unidos desde a década de 60, já é usada no Brasil pela PETROBRAS desde 1987, na Bahia.

Aquíferos salinos consistem em reservatórios de água subterrânea com alta salinidade, por vezes similar ou maior que a água do mar e que, portanto, não podem ser utilizados para consumo direto. A injeção de CO2 em aqüíferos salinos deve ocorrer em profundidades superiores a 800 m, para que o CO2 esteja em estado supercrítico, isto é, um gás com densidade similar a de líquidos. Estes reservatórios possuem enorme capacidade de armazenamento, sendo estimada a capacidade mundial em 11.000 Gt (Fonte: IEA).

Camadas de carvão podem aprisionar CO2 em seus espaços porosos, sendo o armazenamento preferencialmente realizado em camadas profundas, isto é camadas cuja exploração convencional não é, e possivelmente não será, economicamente viável (normalmente em função da alta profundidade). Estima-se que 200 Gt de CO2 pode ser armazenado em camadas de carvão no mundo inteiro (Fonte: IEA). Da mesma forma que em campos de petróleo, a injeção de CO2 em camadas de carvão pode resultar na produção de hidrocarbonetos, através da técnica conhecida como ECBMR (Enhanced Coal Bed Methane Recovery). O CO2 injetado na camada é preferencialmente adsorvido pela matriz do carvão, resultando na liberação do metano que ocorre naturalmente no mesmo, o qual poderá ser produzido como gás livre. A produção de metano em camadas de carvão vem sendo utilizada comercialmente nos Estados Unidos há mais de duas décadas.
 
 
Segurança: Monitoramento, Medição e Verificação

Um dos aspectos mais importantes com relação ao armazenamento é a segurança desta atividade, que está relacionada com a eficiência com que a formação geológica é capaz de reter o CO2 e, portanto, evitar vazamentos para a superfície ou outras unidades geológicas, além dos riscos envolvidos com as atividades de injeção nas plataformas na superfície. Estima-se que o risco de operação de injeção de CO2 seja similar ao risco de outras atividades da indústria do petróleo. Do ponto de vista geológico, a eficiência das formações para o aprisionamento de fluidos pode ser atestada pela ocorrência natural de campos de dióxido de carbono.

Como o CO2 é bastante reativo nas elevadas condições de pressão e temperatura em que será injetado, a seleção adequada de reservatórios geológicos é fundamental para garantir a segurança do armazenamento. As modernas técnicas de modelagem numérica, validadas por experimentos em laboratório, permitem prever com detalhes o comportamento do CO2 injetado e a integridade dos reservatórios geológicos a serem utilizados para armazenamento de CO2 por milhares de anos.

O CO2 injetado em formações geológicas pode ser precisamente monitorado, medido e verificado periodicamente através de tecnologias já maduras e disponíveis comercialmente. Dentre as técnicas mais avançadas encontra-se a sísmica 4D, que permite a obtenção de uma imagem do sub-solo, onde é possível verificar diretamente a presença do CO2, acompanhar o eventual deslocamento do CO2 injetado através da rocha, bem como medir o volume armazenado. A prática de monitoramento constante do armazenamento permite antecipar o comportamento do CO2 em sub-superfície e eventualmente promover ações de remediação.

Sequestro geológico de carbono no Brasil e no mundo

As tecnologias necessárias para a aplicação do sequestro geológico de carbono em grande escala no mundo são conhecidas, porém ainda necessitam ser demonstradas em escala comercial. Uma das principais barreiras para sua implementação está associada aos elevados custos de captura, os quais estão, por sua vez, relacionados essencialmente com o alto consumo de energia necessária para separação do dióxido de carbono dos demais gases de exaustão, podendo requerer até 25% da eficiência final das plantas.

Do ponto de vista do armazenamento geológico, um dos grandes desafios é a implementação de infra-estrutura para a injeção em grande escala de CO2 nos reservatórios. Atualmente os principais projetos de demonstração de armazenamento geológico injetam individualmente cerca de 1 Mt (milhão de toneladas) de CO2 por ano. Nesta escala, seriam necessários milhares de unidades de injeção de CO2 para evitar significativamente as emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera.

Dentre os projetos de demonstração no mundo, destaca-se o projeto Sleipner, operado desde 1996 pela petrolífera norueguesa StatoilHydro, que injeta CO2 separado de gás natural na formação Utsira, um aquífero salino situado a 900 m abaixo do leito do Mar do Norte. Estima-se que esta formação geológica possa armazenar com segurança toda a produção de dióxido de carbono de todas as termelétricas a carvão da Europa por 200 anos. O projeto In Salah, operado pela British Petroleum na Argélia desde 2004, consiste na separação de CO2 do gás natural e sua injeção na mesma formação geológica, um aqüífero salino situado a 2 km de profundidade abaixo da superfície do deserto do Sahara. O projeto Weyburn, uma operação conjunta do Canadá e Estada Unidos também merece destaque. O CO2 é separado em termelétrica a carvão em Dakota do Norte (EUA) e é transportado por 300 km de dutos até o Canadá, onde é injetado no campo de Weyburn para recuperação avançada de petróleo combinado com armazenamento geológico.

No Brasil, a injeção de CO2 vem sendo feita pela PETROBRAS desde 1987 nos campos de petróleo na Bacia do Recôncavo (Bahia), para recuperação avançada de petróleo. A PETROBRAS, em parceria com instituições internacionais e universidades brasileiras, incluindo o CEPAC/PUCRS, está desenvolvendo uma série de projetos de pesquisa, além de projetos em escala piloto e de demonstração do armazenamento geológico de CO2 em camadas de carvão, campos de petróleo e aqüíferos salinos em em diversas bacias sedimentares brasileiras.