Notícia

Armazenamento geológico de CO2: os desafios da precipitação salina

Fonte

Universidade de Oslo

Data

sábado, 6 abril 2019 12:05

Áreas

Geociências. Mudanças Climáticas. Tecnologias.

O armazenamento geológico subsuperficial de dióxido de carbono (CO2) é uma das tecnologias mais promissoras para a remoção de grandes quantidades de CO2 da atmosfera. O método de captura e armazenamento de carbono, chamado de CCS (da sigla em inglês), é considerado uma medida eficaz contra o aquecimento global e as mudanças climáticas.

Uma parte crucial do processo é a injeção de CO2 em rochas porosas. Em tal operação, complicações podem ocorrer quando os poros ficam bloqueados de forma que o fluxo de fluido diminui ou até mesmo fica interrompido. O CCS bem sucedido depende de três fatores:

1. Capacidade de armazenamento suficiente no reservatório;
2. A rocha do reservatório deve ter porosidade e permeabilidade suficientes para a fase de injeção de CO2;
3. A vedação da superfície dura da rocha deve ser eficiente para evitar vazamentos de CO2 na superfície.

A precipitação de sais é uma das principais razões por trás das mudanças na estrutura dos poros durante a injeção e armazenamento de CO2. Mohammad Nooraiepour, que é pesquisador do Departamento de Geociências da Universidade de Oslo, na Noruega, defendeu sua tese de doutorado sobre esse tema em dezembro de 2018. Ele estudou o potencial de armazenamento eficiente e seguro de CO2 no Mar do Norte e no Mar de Barents. Mohammad examinou, entre outras coisas, o que exatamente acontece quando ocorre a precipitação do sal. Onde os cristais são formados nos poros? E como as propriedades de armazenamento da rocha são afetadas?

O trabalho de Mohammad Nooraiepour é parte de um projeto maior que analisa as reações entre minerais, água salgada e CO2, liderado pelo Dr. Helge Hellevang, no Instituto de Geociências da Universidade de Oslo. Um dos artigos da sua tese de doutoramento foi publicado na revista científica Environmental Science & Technology.

Muita água nas rochas

Rochas porosas podem conter grandes quantidades de água salgada. Em rochas muito porosas, mais de 30% do volume pode ser água. Para simplificar, ao injetar CO2 em um certo ponto de saturação, cristais de sal começam a se formar – um processo conhecido como precipitação salina. “Descobrimos que os cristais de sal se formam na interface entre a rocha e o CO2 e que eles crescem rapidamente enquanto se conectam. Na verdade, existem várias formas de cristais de sal. O menor é medido em micrômetros. Em nossos experimentos, vimos que evoluíram tão rapidamente que conseguiram bloquear o fluxo de injeção”, explica Mohammad Nooraiepour.

Ele fez uma descoberta surpreendente nessas experiências: “Os cristais de sal são hidrofílicos, o que significa que eles “atraem” a água por longas distâncias. Quando a água é puxada contra a frente de precipitação, o teor de sal ajuda os cristais de sal a crescerem. Portanto, quando o CO2 é injetado, a permeabilidade da rocha poderá ser reduzida ou até mesmo bloqueada “.

O que isso significa para armazenamento em larga escala de CO2? “Significa coisas diferentes se você está perto do poço de injeção ou longe dele. Para o armazenamento de CO2 em grande escala no Mar do Norte, a precipitação de sal perto do poço pode dificultar a injeção de CO2. Esse fato já era conhecido de experiências de campo. O que não era conhecido eram os mecanismos que estavam por trás disso”, explica Mohammad.

Influência termodinâmica

O conhecimento “popular” diz que as condições termodinâmicas não afetam como o sal se precipita. Mohammad tem uma visão diferente sobre isso – depois de experimentar com rochas reais, variando altas temperaturas e variando altas pressões enquanto observava o processo em tempo real no microscópio. Ele viu como os cristais de sal se comportam de maneira diferente dependendo da pressão e da temperatura.

Até recentemente, o grupo de pesquisa de Mohammad Nooraiepour operava em escala de poros, usando medições de micrômetros, ou 0,001 milímetros. Em termos de aplicações de campo, o grupo ampliará os experimentos e modelará os processos para testes principais e escala de campo em áreas maiores e interconectadas.

O novo conhecimento da precipitação de sal é significativo para outras áreas?  “Sim, absolutamente – para agricultura e questões ambientais. A precipitação de sal no solo reduz a fertilidade, então há um grande potencial para esse novo conhecimento”, conclui o pesquisador.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Oslo (em inglês).

Fonte: Dag Inge Danielsen, Universidade de Oslo. Imagem: Mohammad Nooraiepour e o sistema microfluídico para testes em alta pressão e alta temperatura. Fonte: Dag Inge Danielsen, Universidade de Oslo.