O Dióxido de Carbono

1. Introdução

O dióxido de carbono (CO2) é um dos compostos mais polêmicos e disseminados no popular. Um dos mais referenciados como o causador do aquecimento global, tema que foi um dos mais pesquisados no google e similares, no ano de 2007, atingindo um recorde histórico de 213,6% a mais do que em 2006 (Hitwise, 2007). Além do 𝐶𝑂2, o metano (CH4) e o dióxido de nitrogênio (NO2) assumem parte da preocupação do quantitativo atmosférico dos gases que desencadeiam o efeito estufa, sem contar suas mais diretas associações com o crescimento na demanda energética. “A combustão de combustíveis fósseis necessários à geração de energia, à eletricidade, à indústria e ao transporte, associada ao desflorestamento e queimadas, são as grandes fontes de emissões de CO2” (Miranda, J. L.et al, 2019).

Em 2015, o Acordo de Paris, que foi um tratado da Convenção Quadro das Nações Unidas sobre a mudança do clima, assinado por 195 países, aprovado em Paris, durante a COP-21 (COP - Conferência das Partes), propôs medidas de redução das emissões dos GEE (Gases do Efeito Estufa) a partir de 2020. A temperatura média do planeta subiu 1,1 grau desde a segunda metade do século 19, com o advento da Revolução Industrial. O limite máximo de aumento de temperatura global atualmente proposto pelo IPCC como sendo “aceitável” para a humanidade é de 1,5ºC, sendo por isso, chamado de “Cenário 1,5C”.

Segundo o Relatório 5 do IPCC (International Panel on Climate Change) - AR5,1 há “quatro caminhos principais para a mitigação das mudanças climáticas”, sendo que os processos de captura e armazenamento de carbono são mencionados em três deles. Contudo, o mais recente relatório científico sobre o clima, publicado pela ONU em agosto de 2021, pediu que as emissões caíssem pela metade até 2030 e que o mundo chegasse às emissões líquidas zero em meados do século para ter alguma esperança de manter o aquecimento global em 1,5ºC.

O CAC (captura e armazenamento de carbono) e o CUC (captura e utilização de carbono são processos considerados os mais efetivos contra a “carbonização da atmosfera”, como mencionado nas reuniões do comitê internacional da ONU. Capturar

CO2 é “filtrar” seletivamente de uma mistura (geralmente, efluentes gasosos). Processos industriais e termoelétricos são os principais contribuintes para a emissão de CO2. Tanto o CAC quanto o CUC são alternativas que prezam por desoprimir os mais influentes sumidouros de CO2 que temos: As plantas e os fitoplanctons, pelo processo de fotossíntese.

2. Desenvolvimento

2.1 Captura do CO2 - Sequestro, transporte, armazenagem e conversão.

Tendo em vista a redução das emissões de CO2 na atmosfera como instrumento para mitigação das mudanças climáticas, a captura do CO2, ou seja, sua remoção da atmosfera de forma seletiva, empregada a armazenagem e/ou conversão se torna uma alternativa importante e imprescindível.

A discussão dentro da captura artificial, ou seja, optar pela “CAC” ou “CUC” se define a partir da viabilidade econômica, interesse em determinado produto de valor agregado derivado do CO2, impactos ambientais e monitoramento. A captura e separação de carbono pode ser feita por pré-conversão, pós-conversão, oxicombustão e looping químico, também podemos dividir esses processos entre: “Capturas químicas e físicas”. Para o transporte do gás se faz necessário sua compressão (mudando sua fase para o estado líquido), a fim de facilitar o transporte e o barateamento da operação. Segundo Moro (2006), a pressão aplicada é de 7,38 MPa que é a pressão crítica do CO2, e a temperatura é de 31,4°C. Nessas condições, o dióxido de carbono apresenta massa específica de entre 800 e 1200 kgf/m³ e é a condição ideal para o transporte. Os veículos de transporte mais apropriados para o pesquisador são os caminhões tanque, vagões, navios e tubovias. Para o último, se faz necessário a implantação de estações de bombeamento intermediárias com o intuito de manter as pressões necessárias para a movimentação do fluido. Aplicando-se uma pressão inicial superior a 10,3 MPa, essa pressão garante a fase densa do fluido por toda a linha de transporte e reduz o investimento inicial em subestações de bombeamento. E ainda, o transporte rodoviário, ferroviário ou marítimo é feito em tanques adaptados aos veículos e é executado em pressões de 1,7 MPa e temperatura inferior a -30°C. O armazenamento (geológico) também segundo Mouro (2006), deve ser projetado a fim de ter a maior vida útil possível, com poucas manutenções. A viabilidade do ecossistema de injeção e o custo/retorno para a empresa/indústria também devem ser considerados. As melhores opções de armazenamento são: Minas de carvão não mineráveis, oceanos, lençóis de águas salinas e reservatório esgotado de petróleo ou gás. A capacidade de reserva de cada um dos reservatórios está apresentada na tabela 1, conforme Castello Branco (2006).

Reservatório Potencial de sequestro de carbono estimado (Gton de carbono) Oceanos 1000 – 10.000 Formações salinas profundas 100 – 10.000 Reservatórios de petróleo e gás 100 – 1000 Leitos de Carvão 10 - 100 Tabela 1 - Estimativa de capacidade de reserva de carbono em cada um dos reservatórios. Fonte: Castello Branco, (2006).

A continuidade do CO2 no local dependerá de uma série de mecanismos geoquímicos. Reações do CO2 com os líquidos presentes no interior da formação, ou mesmo com a rocha que compõe a formação geológica, são mecanismos geoquímicos de fixação do carbono (MORO, 2006). O armazenamento de carbono inicia com a dissolução do CO2 na água presente no meio. A solubilização do gás o torna mais denso que a água, e ele se deposita no fundo do reservatório. A reação de hidrólise acidifica levemente o meio e com isso algumas espécies químicas são formadas e depositadas ao fundo, como os carbonatos de cálcio e magnésio. Para Moro, em função de tais fenômenos, faz-se necessário a observação e escolha correta do meio geológico a ser utilizado para a fixação do carbono. A formação deve apresentar porosidade, espessura para aumentar a capacidade de armazenamento e permeabilidade para a injeção, além de ser recoberto com uma camada de material impermeável. As minas de carvão que já estão em processo de “se aposentar”, que não são mais viáveis economicamente também são potenciais para a armazenagem de CO2, podendo injetá-lo. Nesse processo, o CO2 será adsorvido pela superfície do carvão, permanecendo por milhares de anos. Além disso, pode substituir o metano que existe no carvão aumentando, dessa forma, a sua recuperação. Segundo o autor

...