1. GASIFICAÇÃO IN SITU
A gasificação in situ consiste na execução de dois poços verticais profundos, revestidos de tubos de aço e separados por uma distância de 500 metros, porém ligados por um túnel e que atravessa a jazida de carvão. As camadas de carvão servem como gasificador e a combustão é controlada, produzindo gases, como CO, CO2 e CH4, facilitada por injetores de vapor de água, exaustores e compressores de gases. A primeira coluna serve como alimentação e a segunda, funciona como chaminé. Avanços nessa área são necessários e, acredita-se que no futuro a gasificação pode ser realizada nas proximidades das jazidas, e o gás passará a ser um combustível nobre e também será transportado por gasodutos.
2. COALBED METHANE (CBM)
As camadas de carvão apresentam uma característica peculiar, pois são ao mesmo tempo, rochas geradoras e reservatórios de gases combustíveis que têm o metano (CH4) como principal constituinte. O gás metano contribui para o agravamento dos gases de efeito estufa (GEE), principalmente quando associado com o vapor d'água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2), influenciando fortemente a fotoquímica da atmosfera. Este potencial de geração de metano nas camadas de carvão é denominado de Coalbed Methane (CBM).
A diminuição dos recursos mundiais de petróleo e gás natural tem levado a um interesse cada vez maior na avaliação dos recursos de metano nas camadas de carvão. A produção de metano adsorvido no carvão provou ser economicamente viável em várias bacias sedimentares nos Estados Unidos e Canadá (e.g., Warrior Basin, San Juan Basin e Western Canada Sedimentary Basin). Em outros países, como Alemanha, Bélgica e China, testes experimentais tem sido muito bem sucedidos.
O potencial de CBM pode ser originado durante três etapas distintas da história de maturação do carvão (cf., Rice et al., 1993): 1) estágio inicial biogênico (i.e., gás produzido pela atividade bacteriana durante a conversão de turfa em carvão); 2) estágio termogênico (i.e., gás produzido pelo carvão quando seus componentes se volatilizam causando um aumento no rank, devido ao aumento da temperatura com a profundidade nas proximidades da atividade ígnea); e, 3) estágio pós-biogênico (i.e., gás produzido pela atividade bacteriana depois que o carvão alcançou sua maturidade térmica). Dentro do reservatório de CBM teoricamente, pode existir qualquer combinação destes três estágios de geração de metano.
Para o carvão poder ser utilizado como reservatório de CBM algumas características devem ser observadas, tais como, grau de carbonificação (rank), composição petrográfica, conteúdo de matéria mineral, capacidade de adsorver água e sistema de fraturas (cleat system); este último está diretamente relacionado com as propriedades mecânicas, i.e., permeabilidade, macro e microporosidade. A permeablidade do carvão é definida como o volume da fração de carvão que é ocupada por espaços vazios, não sendo possível medir. Por outro lado, a porosidade corresponde ao volume do carvão que pode ser ocupado por um fluido em particular, ou seja, metano (Levine, 1993). Microporosidade, por sua vez, é definida como a microestrutura da matriz do carvão, atingindo 85% da porosidade total (Rojey et al., 1997).
Os critérios a serem seguidos pra prospecção de CBM dizem respeito à necessidade de reservas de carvão suficientes, condições geológicas e estruturais favoráveis, como um número significativo de camadas por unidade e espessura razoável, bem como regime tectônico compatível com a retenção e liberação do gás.
A produção de metano in situ (potencial CBM) a partir das camadas de carvão representa uma alternativa tecnicamente viável e de grande repercussão econômica, considerando-se os recursos de carvão existentes que podem ser capazes de produzir grandes quantidades de metano.
3. SEQÜESTRO GEOLÓGICO DE CARBONO
As emissões de CO2, geradas a partir da combustão de combustíveis fósseis, como o carvão, tem tido uma crescente aplicação constituindo as denominadas Tecnologias Limpas de Carvão. A diminuição das emissões de CO2, incluindo captura e armazenamento geológico, faz parte das chamadas Tecnologias com Emissão Zero de CO2, ou seja, livres de carbono.
O desenvolvimento de tecnologias limpas com emissões zero de gases causadores de efeito estufa está baseado em sistemas de conversão de energia, incluindo-se a separação, a captura e o armazenamento/seqüestro geológico de CO2. No entanto, a transição para uma nova infra-estrutura futura de estoque de energia baseada em sistemas livres de carbono continua a produzir quantias enormes de CO2. A captura e o seqüestro de CO2 são aplicáveis somente para emissões industriais e não para outras atividades humanas como transporte, agricultura e usos domésticos.
Em termos de armazenamento e seqüestro de metano, as variáveis que influenciam se relacionam com as características das amostras de carvão, como rank, composição petrográfica, conteúdo de matéria mineral, além das variáveis experimentais, como umidade, temperatura, pressão e composição do gás.
O CO2 gerado na indústria a partir do carvão, gás e biomassa, pode ser capturado por diversos processos, como pós-combustão, pré-combustão, oxi-combustão (tecnologia oxyfuel), além de outros processos industriais (Fig. 1). Na pós-combustão o CO2 é extraído através dos gases de exaustão. O processo de pré-combustão produz hidrogênio que reage com a água e transforma monóxido de carbono em dióxido de carbono (CO2). No processo oxyfuel queima combustível com alto teor de O2 ao invés de ar obtendo CO2 praticamente puro.
Depois de capturado, o CO2 é comprimido e transportado via gasodutos (ou seja, "carbodutos") para o local de injeção apropriado. Os locais apropriados para o armazenamento do CO2 ocorrem em sítios ou armadilhas geológicas, como campos depletados de óleo e gás, aqüíferos ou cavidades salinas e camadas profundas de carvão (Enhanced Coalbed Methane ECBM) e/ou em minas de carvão (Coal Mine Methane – CMM). CMM é uma fonte de combustível limpa onde o metano é gerado a partir da cozinha doméstica.
Os critérios para a realização do seqüestro geológico de CO2 em reservatórios de CBM, segundo Pashin et al. (2003), dependem de vários fatores, tais como estratigrafia, estrutura geológica, gradiente geotérmico, hidrogeologia, qualidade do carvão, capacidade de adsorção, tecnologia e infra-estrutura. Dessa forma, as novas tecnologias propostas para armazenamento de CO2 em sítios geológicos exigem um grande entendimento antes de serem colocadas em prática, pois nessa situação o CO2 permanecerá armazenado, ou seja, adsorvido nos poros do carvão, por períodos de tempo muito longos, podendo ser controlado.
- Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC, IPCC Special Report Carbon Dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, UK & New York, USA.
- RICE, D.D.; LAW, B.E.; CLAYTON, J.L. 1993. Coal-bedg as-an undevelopedre source. In: The Future of Energy Gases. U.S. Geological Survey Professional Paper, Nº 1570, U.S. Government Printing Office, Washington, D C, p.389-404.
- LEVINE, J.R. 1993. Coalification: the evolution of coal as source rock and reservoir rock for oil and gas. In: Law, B.E., and Rice, D.D. (eds.). Hydrocarbons from coal: American Association of Petroleum Geologists Studies in Geology, n°.38, p.39-77.
- ROJEY, A.; JAFFRET, C.; CORNOT-GANDOLPHE, S.; DURAND, B.; JULLIAN, S.; VALAIS, M. 1997. Natural Gas: Production, Processing, Transport. Paris, Editions Technip.
- PASHIN, J.C.; CAROLL, R.E.; GROSHONG JR., R.H.; RAYMOND, DOROTHY, E.R.; MCLNTYRE, M.; PAYTON, W. 2004. Geological Screening Criteria for sequiestration of CO2 in Coal: Quantifying potencial of the Black Warrior Coalbed Methane Fiarway, Alabama. Final Report October 6, 2000-October 5, 2003, 254 pp. Geological Survey of Alabama, U.S. Department of Energy, Nacional Energy Technology Laboratory in partial fulfillment of contract DE-FC26-00NT40927.
- STORING CO2 UNDERGROUND
- COAL MEETING THE CLIMATE CHALLENGE – Technology to Reduce Greenhouse Gas Emissions CO2 Underderground