Cavernas submarinas no pré-sal poderão armazenar CO2

Com informações da Agência Fapesp - 26/10/2018

No pré-sal, o petróleo produzido está misturado com gás natural, em fase líquida e gasosa, com concentração de CO2 variando de 20% a 60%.
[Imagem: RCGI/TPN]

Separação do CO2 do metano

A colaboração entre universidades brasileiras e uma empresa petrolífera resultou em um pedido de patente de uma nova tecnologia para separar o dióxido de carbono (CO2) do gás metano (CH4), ambos encontrados misturados nos poços de petróleo, principalmente nas reservas do pré-sal, em águas ultraprofundas.

A solução indica que a separação e a retenção do CO2 podem ocorrer por gravitação no interior de cavernas construídas na camada de sal.

A escavação e a formação dessas cavernas seriam realizadas por meio de lixiviação, com água do mar sob alta pressão moldando ambientes com até 450 metros de altura por 150 metros de largura. A expectativa é que cada caverna possa armazenar até 8 milhões de toneladas de CO2.

O CO2 tem um mercado equivalente a pouco mais de 1% do total das emissões totais desse gás, sendo utilizado na indústria alimentícia, na produção de refrigerantes e na indústria petroquímica. Mas a parcela que é liberada na atmosfera pela ação humana pode ser danosa ao ambiente, tanto que o CO2 é considerado o principal causador do aquecimento global. Com a nova técnica, o gás pode ficar estocado nas cavernas, não sendo liberado na atmosfera.

A técnica está sendo desenvolvida por pesquisadores vinculados ao Centro de Pesquisa para Inovação em Gás, um centro de pesquisa em engenharia financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e pela Shell, com sede da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli/USP).

• Se capturarmos o CO2, o que devemos fazer com ele?

Gases sob pressão

No pré-sal, o petróleo produzido está misturado com gás natural, em fase líquida e gasosa, com concentração de CO2 variando de 20% a 60%.

"A técnica atual de separação de CO2 e gás natural utiliza membranas na própria plataforma de exploração petrolífera. Mas é um sistema caro. Há 20 anos, o CO2 era liberado na atmosfera e o metano [principal componente do gás natural] queimado em tochas no alto das torres das plataformas de petróleo ou nas refinarias," contou o professor Júlio Meneghini.

As cavernas no subsolo marinho para acondicionamento de hidrocarbonetos (petróleo, gás etc.) já existem desde a década de 1960 e somam hoje mais de 4 mil.

A invenção dos pesquisadores brasileiros uniu o uso das cavernas à separação do CO2 e do gás natural (CH4) contando com a gravidade. Depois de extraído do poço, o gás misturado (CO2 + CH4) é injetado sob alta pressão nas cavernas com o auxílio de uma camada de um fluido sintético que separa os gases da água do mar, não permitindo que os dois se misturem e funcionando como uma espécie de repelente tanto ao gás quanto à salmoura.

O conceito inovador está na utilização de pressões de 500 a 600 atmosferas, que fazem o CO2 permanecer em um estado termodinâmico supercrítico, em que a densidade é semelhante à de um líquido, mas com viscosidade mais baixa que a do estado gasoso. Assim, ficando mais pesado, ocorre a separação: o gás natural (composto de metano, em maior quantidade, etano e propano) fica na parte superior da caverna, podendo ser retirado para comercialização de forma mais fácil.

"Na caverna, e sem o CH4, é possível diminuir a pressão interna e transformar o CO2 em gás. Assim, a caverna pode receber mais dióxido de carbono. Então, quando a caverna estiver cheia poderá ser selada e abandonada," explicou Meneghini. Mesmo em casos extremos, como no de terremotos, por exemplo, o conteúdo das cavernas permanece retido porque a rocha salina consegue se autorreparar rapidamente, sem deixar trincas abertas.

Cavernas no pré-sal poderão armazenar CO2 para uso comercial ou para evitar o aquecimento global.
[Imagem: RCGI/TPN]

Cavernas submarinas

As cavernas submarinas poderão ser moldadas na faixa do sal, que mede cerca de 3 quilômetros de altura, entre o solo marinho e os bolsões de petróleo, que ficam abaixo. Elas podem ser feitas com os mesmos equipamentos utilizados para injetar água do mar nos poços de petróleo, o que é feito quando o poço está no final da vida útil e a pressão da água injetada faz soltar o restante de petróleo preso às rochas.

As cavernas devem ficar próximo às plataformas de exploração para receber a energia elétrica que fará funcionar as bombas instaladas no fundo do mar para a injeção de água à vazão de 200 a 1.000 metros cúbicos por hora. Canos especiais usados em exploração marítima de petróleo, conhecidos como risers, serão responsáveis pela injeção de gás. O acompanhamento do que ocorre no interior das cavernas poderá ser feito por sensores de pressão e de gases.

Os pesquisadores estão trabalhando atualmente na bacia do Espírito Santo, a 50 quilômetros da costa. Por meio de modelagem computacional, eles estimam que podem ser construídas 14 cavernas naquela bacia.

O gás natural extraído pode ser utilizado para geração de energia elétrica na própria plataforma ou armazenado como uma reserva estratégica. Outra vantagem é a capacidade de estocar CO2 em locais distantes de centros habitados.

Mais tópicos