Poluição Atmosférica

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

SEQUESTRO DE CARBONO

Sequestro de Carbono pode ser definido como captura e estocagem segura de CO2 que de outra forma seria emitido para a atmosfera ou permaneceria nela. Existem dois tipos de sequestro de carbono: o sequestro de carbono indireto e o direto. No sequestro de carbono indireto o CO2 atmosférico é removido por processo natural, ou seja, o dióxido de carbono é absorvido pela fotossíntese e incorporado à biomassa do vegetal durante o seu crescimento (Leal da Costa, 2009)

O Sequestro de Carbono direto consiste num processo de separação e captura do CO2 de processos industriais e processos relacionados à geração e/ou consumo de energia, seguido de transporte para um local de estocagem segura de modo que ocorra o isolamento do gás em relação à atmosfera por um longo período de tempo (IPCC, 2005).

O CCGS (Carbon Capture and Geological Storage) é dividido em três etapas básicas: separação e captura, transporte e armazenamento geológico. Após a última etapa o monitoramento do CO2 deve ser feito para a verificação do armazenamento e para minimizar os riscos de vazamento. O esquema da figura abaixo representa as etapas do CCGS.

Figura 1: Esquema das etapas do CCGS. Fonte: Leal da Costa, 2009.

Os métodos de captura e separação do CO2 podem ser subdivididos em: pós-combustão, pré-combustão e oxi – combustão (desnitrogenação). Já, quanto ao emprego da tecnologia para a captura do CO2, têm-se as técnicas de: absorção, adsorção, separação por membranas semipermeáveis, separação criogênica e o “looping químico” (BELLO E MUSTAFA, 2010).

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. Há a necessidade de separar o CO2, pois os gases emitidos provenientes de alguns tipos de fonte estacionária estão misturados entre si e apenas uma porcentagem é composta por dióxido de carbono.

Existem três categorias para a separação e captura de gases. Segue abaixo as categorias de separação de gases para captura de CO2.

Pós-combustão: é a recuperação das emissões de gases de combustão oriundos de equipamentos térmicos, tais como fornos, caldeiras, turbinas, entre outros. O processo de pós-combustão possibilita a captura de CO2 emitido para a atmosfera, oriundo da queima de um combustível (gás natural, carvão, óleo diesel, etc.) ou mesmo da biomassa. A emissão da mistura gasosa (produtos da combustão) ocorre à baixa pressão (atmosférica), alta temperatura (acima de 100°C) e com baixa concentração de CO2 (3 a 20% vol.). O objetivo deste processo é recuperar o CO2 existente na mistura gasosa através de processos químicos ou físicos. As tecnologias de captura em pós-combustão são a absorção, a adsorção, separação criogênica e as membranas semipermeáveis (RIBAS, 2010).

Figura 2: Processo de Pós-Combustão. Fonte: RIBAS, 2010.

Pré-combustão: é a separação do CO2 à partir de uma mistura gasosa, que tem como predominância o hidrogênio (H2), a alta pressão (1500 a 2000 kPa) e com teor de CO2 na faixa entre 5 a 40% vol. Da mesma forma que o processo de pós combustão, a separação do CO2 pode ser realizada por processos físicos ou químicos. O hidrogênio é consumido na turbina, proporcionando como gás de combustão o vapor de água. No processo de pré-combustão, os combustíveis são inicialmente convertidos a partir da mistura de CO2 e H2 chamado de gás de síntese (syngas) que é produzida via reforma por vapor, oxidação parcial do gás natural ou gaseificação do carvão e subsequentemente a reação catalítica de shif; o combustível fica rico em hidrogênio sendo queimado com ar depois da separação do H2 e CO2 (Yang et al., 2008). A mistura resultante de hidrogênio e CO2 pode ser separada em duas linhas antes da combustão: uma de CO2 e outra de hidrogênio. Enquanto o CO2 pode ser estocado, o hidrogênio pode ser usado em um processo de combustão para gerar energia e/ou calor. Embora os passos iniciais sejam mais complicados e mais caros do que o processo de pós-combustão, a alta concentração de CO2 produzida no reator de shift e a alta pressão encontrada nestas aplicações são mais favoráveis para a separação do CO2. A figura 2 identifica a tecnologia do processo de pré-combustão.

Diversos métodos podem ser usados na captura de CO2 (pré-combustão), sendo uma das opções correspondentes ao processo de absorção, no qual o solvente por ser químico ou físico. A técnica da absorção física corresponde a uma tecnologia consolidada que foi implantada na Plant Great Plains Synfuels no norte de Dakota por aproximadamente 20 anos (Elwell e Grant, 2006).

Figura 3: Processo de pré-combustão.

Processo da oxi-combustão: o gás natural é queimado em atmosfera de oxigênio misturado com CO2 reciclado e/ou vapor, resultando num fluxo concentrado de CO2 e vapor (H2O(V)), que pode ser separado por condensação. Ao invés de separar o CO2 dos gases de exaustão, tornando-o composto basicamente por nitrogênio, o N2 é removido do ar de combustão por uma unidade de separação de ar (ASU, air separation unit), fato pelo qual Feron (2006) apud Ribas (2010) a ele se refere como desnitrogenação no processo de geração de energia.

Embora existam sistemas comerciais disponíveis para a separação do oxigênio em grande escala, o processo oxi-combustão está atualmente em fase de demonstração. Pesquisas estão sendo realizadas com base nesta tecnologia de captura objetivando aumentar a eficiência do processo e reduzir os custos envolvidos nas etapas do processo (Yang et al., 2008). A figura abaixo ilustra o processo de combustão oxi-combustão.

Figura 4: Processo de oxi-combustão.

Potencial de CCGS no Mundo

As empresas que são responsáveis pela produção de energia no mundo têm desenvolvido alguns projetos relacionados à captura e armazenamento geológico de CO2 que pretendem desenvolver tecnologias para conseguir minimizar as emissões líquidas de CO2. Dentre estes projetos cabe destacar, por exemplo, o “Projeto de Captura de CO2 (CCP)” (LEAL DA COSTA, 2009).

O Projeto de pesquisa de Captura de CO2 é um projeto que reúne oito companhias de energia. O Projeto visa reduzir os custos da captura