CO2 capturado de uma usina de carvão ajuda a recuperação de petróleo

Quando o carvão é queimado, o carbono é quase tudo que produz a energia. Queimar carbono e calor e dióxido de carbono (CO2).

Desde o início de 2017, um ambicioso projeto de captura de carbono na usina da W.A. Parish perto de Houston impediu a entrada de 5.500 toneladas (5.000 toneladas métricas) por dia de CO2 na atmosfera - o equivalente a emissões de CO2 de 350.000 carros. Este projeto é a Petra Nova, uma joint venture da NRG Energy e da JX Nippon, uma empresa global de petróleo e gás.

O plano era instalar tecnologia de captura de carbono pós-combustão, fornecer o CO2 capturado para um campo de petróleo para recuperação aprimorada de petróleo e usar o aumento da produção de petróleo para pagar pelo projeto Petra Nova.

A Petra Nova formou uma joint venture com a Hilcorp Energy, proprietária do campo de petróleo de West Ranch, um campo de petróleo maduro a cerca de 80 milhas de distância que poderia aumentar sua produção usando recuperação aprimorada de petróleo.

O tubo transportando dióxido de carbono supercrítico vai para o solo, rumo ao campo de petróleo de West Ranch, a 130 quilômetros de distância. (Foto cedida pela NRG Energy)

Tirando o CO2 do gás de combustão

O projeto Petra Nova foi projetado para remover o CO2 do gás de combustão produzido por 240 megawatts (MW) de geração de energia a partir de carvão da Unidade 8 na estação geradora da Paróquia de W.A. A Unidade 8 é capaz de produzir cerca de 610 MW, então o processo de captura de carbono trata cerca de 40% das emissões da Unidade 8. A produção total da fábrica da W.A. Parish é superior a 3 gigawatts.

O gás de combustão da Unidade 8 primeiro entra em um extintor para resfriá-lo. O dióxido de enxofre, que interferiria na captura de CO2, é removido por processos de dessulfurização. O gás de combustão resfriado flui para a torre de absorção. Dentro dessa estrutura de 300 pés, o gás de combustão sobe enquanto um solvente de amina “chove”, disse David Knox, diretor sênior de comunicações externas da NRG Energy. Isso captura cerca de 90% do CO2 contido no gás de combustão.

O solvente é então aquecido e vai para a torre do regenerador, onde libera o CO2. A partir daí, o CO2 é seco e enviado para o compressor de 27.000 hp (cerca de 20.000 kW) da instalação, um dos maiores do mundo, segundo Knox.

Após a compressão de 1700 a 1900 psi (117 a 131 bar) e resfriamento a cerca de 100⁰F (38⁰C), o CO2, originalmente em estado gasoso, muda para um estado supercrítico que não é líquido nem gasoso, mas possui algumas características de ambos. Sua densidade é semelhante à de um líquido, enquanto sua viscosidade é mais semelhante a um gás. Um material a temperatura e pressão acima de seu ponto crítico se comporta dessa maneira. O ponto crítico para o CO2 é 89,8⁰F (32,1⁰C) e 1070psi (73,8 bar).

"Torna-se um líquido, basicamente", disse Knox, "e é bombeado para o campo de petróleo a 82 milhas de distância." Nenhuma bomba ou pressão adicional é necessária ao longo do duto, ele acrescentou, e a perda de carga nas 82 milhas é de cerca de 200 psi (14 bar).

Quando perguntado sobre quaisquer considerações especiais em tubulações ou válvulas no processo, Knox disse que aço inoxidável ou outros materiais resistentes à corrosão são necessários para o gás de combustão e onde quer que o CO2 esteja na presença de água. A jusante do processo de secagem de CO2, os componentes do fluxo são de aço carbono, disse ele.

NOVA VIDA PARA UM CAMPO DE PETRÓLEO VELHO

A inserção de CO2 tem sido usada por muitos anos como um meio de recuperação avançada de petróleo em campos de petróleo maduros, onde a produção caiu com o tempo, de acordo com uma publicação do National Energy Technology Laboratory.

O CO2 bombeado para o subsolo se dissolve no petróleo bruto, tornando o óleo menos denso e menos viscoso. Isso permite que algum óleo anteriormente inacessível alcance o poço, aumentando a produção. No caso do projeto Petra Nova, a CO2 extraída na usina a carvão é canalizada para o campo de petróleo de West Ranch. Lá, ele está inserido profundamente no chão. Isso torna mais petróleo disponível; no primeiro ano de recuperação de óleo melhorado de CO2, a produção passou de 300 barris por dia para 4000 barris, de acordo com um estudo de caso da NRG do projeto. O potencial do campo é estimado em 60 milhões de barris recuperáveis ​​usando esse método aprimorado, com produção diária chegando a 15.000 barris por dia, de acordo com um comunicado do Departamento de Energia.

Como se constata, esse processo de inserção também faz com que parte do CO2 seja armazenado na formação rochosa do campo de petróleo. De todo o CO2 inserido no solo, cerca de 20% permanece atrás da rocha.

Quando o óleo e o CO2 chegam à superfície, o CO2 é capturado e reutilizado, juntamente com o novo CO2 proveniente da usina a carvão.

Para verificar se o CO2 está no solo e não vai para a atmosfera, a Petra Nova monitora o equipamento, monitorando os poços e o ar na área. Além disso, um serviço independente do Departamento de Geologia Econômica da Universidade do Texas, em Austin, também monitora os níveis de CO2.

FINANCIAMENTO E CONSTRUÇÃO DE PETRA NOVA

A remoção de CO2 produzido pela queima de combustíveis fósseis é uma proposta cara, tanto no equipamento necessário quanto na energia e produtos químicos necessários para capturar o CO2 do gás de combustão.

O custo total de construção do projeto Petra Nova foi de cerca de US $ 1 bilhão. O financiamento foi fornecido por uma concessão do Programa de Iniciativa de Energia Limpa do Carvão (US $ 190 milhões), um investimento de US $ 250 milhões de bancos japoneses e US $ 300 milhões em contribuições de capital da NRG e da parceira JX Nippon.

No lado da receita, como co-proprietária do campo de petróleo West Ranch, a Petra Nova recebe receita de metade do petróleo produzido.

A construção começou em julho de 2014 e foi concluída no final de 2016, dentro do prazo e do orçamento.

A instalação de extração de dióxido de carbono de Petra Nova. A estrutura mais alta é a torre de absorção. A torre menor contém o processo de regeneração. (Foto cedida pela NRG Energy)

CAPTURA FUTURA DE CARBONO

“Embora a tecnologia seja sólida, a atual aplicação do CCUS [captura, utilização e armazenamento de carbono] em qualquer ambiente comercial é limitada”, disse Todd Williams, sócio, e Jonathan Aronoff, associado sênior da ScottMadden, Inc., uma empresa norte-americana de gestão. empresa de consultoria especializada em energia. Williams e Aronoff ofereceram seus comentários em uma entrevista por e-mail.

"Atualmente, o melhor caso de negócios é encontrado na recuperação avançada de petróleo", semelhante ao projeto Petra Nova, disseram eles. Sem um mercado para pagar o dióxido de carbono capturado para compensar as despesas de construção e operação, tais projetos são atualmente proibitivos em termos de custo, acrescentaram.

Novos créditos fiscais federais estão em vigor que podem ajudar tais projetos. No entanto, os projetos de captura de carbono provavelmente permanecerão economicamente inviáveis ​​na maioria das situações sem mais mudanças, disseram Williams e Aronoff. Melhor tecnologia pode reduzir os custos de implementação. O aumento dos incentivos financeiros para reduzir as emissões de carbono melhoraria a economia. Novos mercados para o CO2, além da recuperação aprimorada de petróleo, poderiam fornecer o financiamento necessário em áreas geográficas distantes dos campos de petróleo.