Melhor armazenamento de carbono com geologia empilhada

Uma maneira de fazer isso é injetar o CO₂ em um espaço de reservatório coberto com uma grande tampa — uma rocha de cobertura impermeável que pode manter o gás no lugar e interromper qualquer fluxo ascendente em seus rastros. Esse é o modelo em que a exploração de petróleo tem se apoiado por décadas ao procurar por armadilhas de petróleo, e funciona tanto para petróleo quanto para CO₂. Mas, de acordo com uma pesquisa liderada pelo Bureau de Geologia Econômica da Universidade do Texas em Austin, reservatórios subterrâneos que são cobertos por um conjunto de centenas de tampas menores — chamadas coletivamente de “sistema de confinamento composto” — podem ser a melhor opção para manter o carbono preso a longo prazo.

Essa é uma boa notícia para a indústria de armazenamento de carbono. Esse tipo de sistema distribuído é comum em uma variedade de ambientes geológicos, incluindo a Costa do Golfo do Texas.

“Diretamente sob o que é a maior concentração de emissões nos EUA, temos reservatórios incríveis, mas poucos selos regionais. O que temos, em vez disso, são muitas e muitas barreiras descontínuas ao fluxo vertical”, disse Alex Bump, um professor associado de pesquisa no Gulf Coast Carbon Center do Bureau na UT Jackson School of Geosciences. “Há uma motivação muito local para esta pesquisa, mas a aplicação é global.”

Muitas pessoas que trabalham com armazenamento de carbono têm raízes em petróleo e gás — incluindo Bump. As duas indústrias compartilham bases de conhecimento semelhantes em geologia de reservatórios e dinâmica de fluidos. No entanto, de acordo com Bump, isso também levou a algumas suposições sobre cenários ideais de armazenamento de carbono — a saber, que o mesmo tipo de reservatórios selados com rocha de cobertura que são comprovadamente armadilhas de petróleo também devem ser o local preferido para armazenar carbono.

De acordo com Bump, há diferenças importantes entre a produção de hidrocarbonetos e o armazenamento de carbono que sugerem repensar os conceitos herdados.

“No petróleo, o objetivo da produção favorece acumulações móveis, concentradas e de grande volume, por isso exploramos grandes armadilhas e reservatórios de alta permeabilidade com selo impermeável”, disse Bump.

Esse mesmo modelo funciona para armazenamento de carbono, mas os fatores que o tornam ideal para a produção de petróleo o tornam arriscado para armazenamento, disse Bump. Por exemplo, se houver um vazamento no selo (como um poço desativado incorretamente), então há um grande volume concentrado de CO₂ que podem potencialmente vazar. Em contraste, as múltiplas barreiras de um sistema de confinamento composto não só ajudam a evitar a fuga, mas também ajudam a espalhar o CO₂ pluma através do espaço poroso disponível em um reservatório. Ao fazer isso, eles efetivamente imobilizam o CO₂. Mesmo onde pode haver uma rota de fuga, há pouco ou nenhum CO móvel₂ para alimentá-lo.

Bump compara as diferenças entre uma abordagem de caprock e composta para capturar um vazamento de água com um balde versus uma pilha de toalhas. Ambas podem fazer o trabalho. Mas não há risco de a água derramar com as toalhas. As toalhas simplesmente absorvem.

Em um artigo publicado no Revista Internacional de Controle de Gases de Efeito Estufa, Bump e colegas do Gulf Coast Carbon Center, Hailun Ni e Sahar Bakhshian, defendem sistemas de confinamento compostos para CO₂ armazenamento apresentando dados de modelos experimentais, simulações numéricas e reservatórios reais. Seus experimentos e modelos numéricos mostram que o comprimento e a frequência das barreiras são os dois fatores mais influentes quando se trata de um sistema de confinamento eficaz. Eles também descobriram que as barreiras não precisam ser particularmente substanciais para serem eficazes. Mesmo pequenas reduções no tamanho do grão entre camadas geológicas são suficientes para desviar o caminho de um aumento de CO₂ pluma — ajudando a espalhar o gás lateralmente por todo o reservatório, com pouca migração em direção à superfície.

Bump disse que o próximo item da agenda é espalhar a palavra sobre sistemas de confinamento compostos para armazenamento de carbono. Ele está atualmente trabalhando no desenvolvimento de um guia de melhores práticas para encontrar e permitir esses tipos de reservatórios para CO₂ armazenar.

“Isso é realmente sobre criar um manual do usuário”, disse Bump. “Estamos descobrindo como pegar uma boa ideia e aplicá-la. Já existem projetos comerciais avançando com isso na Costa do Golfo. Queremos torná-lo uma parte padrão do kit de ferramentas global para armazenamento de carbono.”