Carbono, captura e sequestro: as pressões para selecionar o local perfeito

O sequestro geológico (GS) de dióxido de carbono (ou seja, o “S” em CCS [captura e sequestro de carbono]) é uma tecnologia imediatamente disponível com potencial considerável para reduzir as emissões antropogénicas de dióxido de carbono. Mas, para citar livremente Shakespeare, há um problema. Décadas de experiência na injeção de fluidos no solo revelaram uma verdade fundamental: não existem dois locais de injeção iguais. A variabilidade nas propriedades dos fluidos e das rochas (muitas vezes através de distâncias que podem ser medidas pelo lançamento de uma pedra), as diferenças na construção dos poços de injeção e as práticas operacionais contrastantes podem levar a diferenças profundas na forma como o fluido injetado se move através das formações subterrâneas, como esse fluido é retido no espaço poroso da rocha, e quais efeitos inadvertidos podem resultar da injeção de fluido neste espaço poroso que já está ocupado pelas águas subterrâneas. Cada local, cada projeto e cada poço têm idiossincrasias. É essencial um conhecimento profundo das condições específicas do local – desde o planeamento, passando pela construção, passando pela injecção até ao encerramento do local – para garantir a eliminação segura e protegida do dióxido de carbono no subsolo a longo prazo. Felizmente, em muitas áreas de interesse da GS, existe uma fonte rica em dados de subsuperfície e insights operacionais: poços Classe II de Controle de Injeção Subterrânea (UIC).

Isto é grande Em 2021, 2,7 mil milhões de toneladas equivalentes de dióxido de carbono (CO2e) de gases com efeito de estufa (GEE) foram libertadas na atmosfera por grandes instalações de emissão direta (ou seja, instalações que emitem mais de 25.000 toneladas de CO2e por ano) nos Estados Unidos, aproximadamente metade de todas as emissões atmosféricas de GEE dos EUA. Sete estados – Texas, Louisiana, Indiana, Pensilvânia, Flórida, Ohio e Califórnia – emitiram cada um mais de 100 milhões de toneladas de CO2e, representando 43% do total das grandes instalações de emissão direta dos EUA. Adicione Illinois e Alabama à lista e estes nove estados representaram 50% do total de emissões de grandes instalações (Fig. 1).

O Texas, o maior emissor estadual de GEE, foi responsável por aproximadamente um sexto (466 milhões de toneladas de CO2e) do total de 2021 destas grandes instalações de emissão direta. Se todas as emissões de GEE do Texas (das quais aproximadamente 90% são dióxido de carbono) fossem capturadas, injetadas e armazenadas como um fluido supercrítico (ou seja, um fluido a uma temperatura acima de sua temperatura crítica (88°F para CO2) e a uma temperatura pressão acima de sua pressão crítica (1.070 psi para CO2), com densidade semelhante à do líquido e viscosidade semelhante à do gás, o que equivaleria a cerca de 5 bilhões de barris (ou aproximadamente 200 bilhões de galões) sequestrados no subsolo. Embora possa parecer um número surpreendentemente grande (e é), considere que, em 2021, 9,3 bilhões de barris de água associados às operações de petróleo e gás foram injetados no Texas. Tomado como um todo, a escala atual de injeção anual de água de petróleo e gás em todo o país é aproximadamente equivalente ao volume necessário para o armazenamento geológico permanente de GEE provenientes de grandes fontes de emissão direta. Nesta perspectiva volumétrica, o GS é uma ferramenta significativa e realista para a redução das emissões atmosféricas de carbono.

Uma Lei de ClasseNo início da década de 1980, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) estabeleceu requisitos iniciais para o Programa de Controle de Injeção Subterrânea (UIC), promulgado sob a Lei de Água Potável Segura e a Lei de Conservação e Recuperação de Recursos, para regular a injeção subterrânea de fluidos. Desde o início do programa, foram estabelecidas seis classes de poços para gerenciar a injeção de uma variedade de resíduos perigosos e não perigosos, com o objetivo de proteger fontes subterrâneas de água potável (USDWs) e prevenir efeitos adversos à saúde humana. Atualmente, existem mais de 750 mil poços UIC em todo o país.

A mais recente classe de poço UIC, Classe VI, foi criada em 2010 para regular a injeção de CO2 para GS, com os mais rigorosos requisitos de licenciamento de todas as classes de poços UIC. Uma estipulação central da Classe VI da UIC é o delineamento de uma área de revisão (AoR), a região em torno de um projecto GS onde existe potencial para pôr em perigo os USDWs devido ao aumento da pressão da injecção. Os limites AoR são baseados em previsões de modelos computacionais altamente complexos de fluxo de fluido e propagação de pressão no subsolo, incorporando descrições detalhadas de propriedades físicas e químicas dos fluidos in-loco e injetados, a formação de injeção e as zonas confinantes circundantes. Dentro da AoR, os canais potenciais para o movimento do fluido para fora da formação de injeção devem ser identificados e ações corretivas tomadas conforme necessário para evitar que tanto o fluido injetado quanto a água dos poros deslocada afetem os USDWs. E, embora exista actualmente apenas um poço UIC Classe VI a injectar activamente, há mais de uma centena de licenças sob revisão técnica, com este número a crescer rapidamente desde a aprovação da Lei de Redução da Inflação e dos seus incentivos financeiros alargados para GS (Fig. 2). .