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A Captura, Uso e Armazenamento do CO2 e a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas

De acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA) mais da metade da energia produzida e consumida mundialmente é oriunda de combustíveis fósseis. A dependência de combustíveis, como o petróleo, gás e carvão ainda é elevada em muitos países que dependem substancialmente dessas fontes para atender o consumo de energia. Entretanto, já se observa expressiva preocupação com a continuidade do uso dessas fontes diante da intensificação das mudanças climáticas, decorrente, principalmente da queima de combustíveis fósseis que, durante a combustão, emitem gases de efeito estufa (GEE) para a atmosfera, desregulando o ciclo natural do dióxido de carbono (CO2), principal gás de efeito estufa. O aumento da concentração do CO2 impacta no aumento da temperatura média do planeta, que retém mais calor que o necessário para manutenção da vida na Terra. Diante desse cenário, a comunidade científica e líderes engajados com a pauta climática têm, há muito, chamado a atenção do mundo sobre os efeitos catastróficos das mudanças climáticas e da continuidade de uma economia mundial dependente da queima de combustíveis fósseis. Entre inúmeras alternativas para lidar com as emissões de GEE, surge o interesse por formas de geração de energia baseadas em fontes renováveis e de tecnologias de captura de CO2, que tem ganhado incentivos inclusive das grandes empresas petrolíferas e de gás.

A expansão da produção de energia renovável é fundamental para que, nos próximos anos, seja observado uma queda do consumo de fontes não renováveis. Entretanto, inúmeros setores da economia (como a indústria de cimento, de aço e ferro) encaram dificuldades técnicas para utilizar ou expandir o uso de fontes renováveis, seja para geração de eletricidade ou calor. Entre essas dificuldades estão o baixo preço do carvão e gás natural, que torna o uso de renováveis pouco competitivo com as fontes tradicionais e da inviabilidade técnica e operacional de indústrias que demandam alto consumo de calor em seu processo produtivo, que só é possível, por enquanto, através da queima de carvão e gás natural. Assim, a transição para o uso de renováveis não configura uma panaceia e está distante da realidade de inúmeros países.

Por essa razão, ou seja, diante da continuidade do uso de combustíveis fósseis em vários setores e em países, hoje, altamente dependentes de carvão e gás, como China e Estados Unidos, tecnologias que promovam a captura, uso e armazenamento do dióxido de carbono - CCS e CCU, pretendem ser solução nos próximos anos para atingir níveis de captura de um dos principais gases responsáveis pela intensificação do efeito estufa e dos impactos negativos das mudanças climáticas. A Figura 1 a seguir ilustra o funcionamento dessas duas tecnologias:


Figura 1 - A tecnologia de CCS e CCU. Fonte: IEA (2021)

A captura, uso e armazenamento de carbono consiste em duas vias principais: seu armazenamento em formações geológicas, este conhecido com “Captura e armazenamento” – CCS ou “Carbon, Capture and Storage”, e do uso do CO2 como insumo ou matéria prima para outros produtos, conhecido como “Captura e uso do carbono” – CCU ou “Carbon, Capture and Use”.

O CCS refere-se a tecnologias com o objetivo de remover o CO2 de fontes antropogênicas, como de processos industriais: produção de cimento, de aço e ferro, refinarias de petróleo, papel e celulose de termelétricas à gás natural, carvão ou óleo, para geração de eletricidade, que emitem o CO2 durante as etapas de produção ou captura do CO2 doar atmosférico, que é filtrado e o CO2 separado. O CCS está entre as técnicas mais promissoras para mitigar as emissões de CO2, sobretudo em setores da economia que enfrentam dificuldade para reduzir suas emissões, constituindo, portanto, uma oportunidade para desacelerar os efeitos das mudanças climáticas.

Portanto, o CCS é classificada em captura direta, quando o CO2 é capturado diretamente na fonte antes de ser emitido para atmosfera e em captura indireta, se o CO2 é capturado da atmosfera.

A tecnologia de CCS tem se configurado, recentemente, econômica e ambientalmente viável. O CO2 é capturado de fontes industriais ou da queima de combustíveis que é, posteriormente transportado, via navios ou dutos (pipelines), e utilizado como insumo ou armazenado em formações geológicas. O CCS configura os principais aspectos:

  • Captura, separação do CO2 do fluxo gasoso até atingir alto nível de pureza, cerca de 90%;

  • Transporte entre a fonte de captura e o local de armazenamento, realizado por meio de dutos e caminhões;

  • Armazenamento do CO2 em formações geológicas específicas, capazes de garantir a segurança do armazenamento a longo prazo;

  • Acompanhamento e monitoramento do CO2 injetado ao longo do tempo.

A captura de fontes difusas, como ocorre com o CO2 filtrado diretamente do ar, é uma tecnologia precoce, pois requer elevados custos financeiros (o custo de captura pode atingir 1000 U$S dólares americanos por tonelada de CO2 capturado) para implementação de plantas de captura e demanda elevada quantidade de energia por conta da baixa concentração desse gás na atmosfera, da ordem de 0,5% apenas.

Já o uso do carbono como insumo ou matéria prima para outros produtos, o CCU, apresenta um leque de opções de usos. Hoje, grande parte da demanda por CO2 pela indústria é atendida através da produção de CO2 pela queima de gás natural, ou seja, gasta-se energia e combustível não renovável (gás natural) para se produzir um composto, o gás CO2, que é encontrado naturalmente no ar ou pode ser obtido de processos industriais que emitem esse como resíduo para a atmosfera. Há, portanto, enorme potencial para reaproveitamento do CO2 oriundo de atividades humanas, capturado de fontes pontuais, que pode ser transportado e utilizado para produção de materiais úteis em diversas aplicações: alimentação, saúde, química e produção de combustíveis, como o metanol. A Figura 2 traz as principais rotas de utilização do CO2 na indústria:


Figura 2 - Rotas para utilização do CO2 como insumo na indústria. Fonte: IEA (2021)

Entretanto, apesar do grande potencial dessas duas tecnologias, dificuldades técnicas e econômicas ainda persistem e são barreiras maiores que a questão climática ou ambiental, devendo ser avaliadas com atenção: a disponibilidade de fontes antropogênicas de CO2, ainda dispersas, o custo energético e de infraestrutura para captura e transporte do carbono, a ausência de um mercado regulado de carbono que o coloque em paridade econômica com o carbono de origem natural ou fóssil, o preço e os enormes incentivos para os combustíveis fósseis constituem desafios que precisam ser revistos e avaliados diante do aceno de um futuro sombrio para todos e todas.


Referências

Current situation of carbon dioxide capture, storage, and enhanced oil recovery in the oil and gas industry. Disponível em: https://doi.org/10.1002/cjce.23393


CO2 sequestration through enhanced oil recovery in a mature oil field. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2008.12.015



Sobre o autor: Douglas Peterson

Douglas é aluno da Universidade Federal de Itajubá, onde cursa Engenharia Ambiental. Atualmente é bolsista pela Agência Nacional do Petróleo (ANP), atuando como pesquisador para o Programa de Formação de Recursos Humanos da ANP. Seu tema pesquisa está relacionado com as tecnologias de captura e uso do dióxido de carbono da indústria de etanol, avaliandoo potencial econômico e ambiental da captura de CO2 da indústria de biocombustíveis. Douglas é também voluntário da Incubadora de Tecnologias Populares de Itajubá, a INTECOOP, promovendo a educação ambiental e fortalecendo a economia solidária no município.


Douglas Peterson participou da 6ª edição do Curso YCL no segundo semestre de 2021 como bolsista. As referências e opiniões expressas no artigo são de responsabilidade do autor.

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