TROPOSFERA SOLUCIONES SOSTENIBLES, S.L.

TroposferaTROPOSFERA ofrece desde 2010 una consultoría integral de medio ambiente.

Para ello cuenta con un equipo multidisciplinar de profesionales de la consultoría ambiental con más de 15 años de experiencia, tanto en el sector público como en el privado. En nuestro catálogo figuran, entre otros, los siguientes servicios:

Estudios Ambientales

Responsabilidad Ambiental ; Sistemas de Calidad ; Eficiencia Energética ; Medio Natural; AAI's ; Agendas 21 ; SIG

Contaminación Atmosférica

Mediciones de SO2, NOx, O3, COV's ... ; Modelos de dispersión (ISC, CALPUFF,...) ; Modelos Predictivos ; Meteorología; Olores ; Emisiones ; Huella de Carbono

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Captura y Almacenamiento de CO2 en Estructuras Geológicas

Las presiones ejercidas desde los distintos gobiernos para reducir las emisiones de CO2 y así poder cumplir los compromisos adquiridos en el protocolo de Kioto, hizo que se pusiesen en marcha políticas de apoyo a los trabajos de I+D, que impulsan estudios de almacenamiento del CO2.

Actualmente existen varios proyectos desarrollándose a nivel mundial para el estudio de las cuencas de carbón como posible almacenamiento geológico del CO2. No son las capas de carbón los únicos almacenes posibles de CO2, pero sí que la tecnología se encuentra en un interesante estado de gestación.

Existen otras posibilidades para almacenar geológicamente este gas, como son las formaciones profundas con agua salada, los agotados almacenes de gas y petróleo.

Por todas estas causas el Departamento de Recursos Geoenergéticos del IGME, puso en marcha en el 2003 una línea de investigación con el objetivo final de elaboración de un inventario de PROTOTRAMPAS para almacenamiento geológico profundo de CO2 en España.

España participa en estos momentos en el PROYECTO CASTOR, consistente en el estudio del almacenamiento del CO2 en el yacimiento Casablanca y que cuenta con la presencia de 11 países representados por diferentes organismos y empresas, Repsol en el caso de España. A finales del 2004 nos presentamos a dos proyectos Europeos, Geocapacity e Hycoal

También está en sus primeras fases de organización el proyecto llamado ALCO2, que pretende ser un referente en el almacenamiento geológico en España, y en el que participa activamente el IGME, junto con la empresa ELCOGAS (Puertollano).

Está en marcha la firma de un Convenio IGME-CIEMAT para la selección de emplazamientos de almacenes geológicos.

Almacenamiento Geológico de CO2

El proceso de almacenamiento geológico de CO2 es quizás el más complejo de los que componen el confinamiento del dióxido de carbono en formaciones geológicas. Antes de que se puedan efectuar las labores de compresión y transporte es necesario realizar una compleja labor de selección del emplazamiento, que requiere un estudio detallado de numerosos parámetros que definen la idoneidad o no de la formación. En estos momentos, el IGME está desarrollando una metodología para las investigaciones en territorio nacional según los distintos tipos de almacén, que podemos clasificar en:

  1. Yacimientos de petróleo depletados y/o agotados
  2. Yacimientos de gas exhaustos
  3. Capas de carbón no explotables con posibilidades de recuperación de metano (ECBM)
  4. Formaciones profundas con agua salada
  5. Formaciones de pizarras bituminosas con altos contenidos en materia orgánica
  6. Áreas geotérmicas de baja entalpía
  7. Yacimientos salinos susceptibles de disolución Esta primera metodología será presentada en las próximas fechas y se irá retocando con ayuda de la experiencia y los resultados. Una vez seleccionado el emplazamiento, se debe proceder a la inyección, cuya ingeniería y metodología es conocida por los técnicos del IGME por sus estudios sobre metano en capa de carbón (CBM) y sobre inyección de salmueras en formaciones salinas costeras.

Esquema

Esquema geológico cortado de las formaciones del campo de Weyburn, donde se está llevando a cabo el proyecto de inyección

No es de menor importancia el proceso posterior de monitorización y verificación, que requerirá de herramientas de exploración geológico – minera, tales como la geofísica, la geoquímica, la hidroquímica y los ensayos de laboratorio, todas ellas especialidades de los técnicos del IGME.

 

Proyectos

Proyecto ALCO2 (ELCOGAS – IGME)

A finales de 2003, la empresa ELCOGAS y el departamento de Recursos Geoenergéticos de la Dirección de Recursos Minerales y Geoambiente del IGME, comenzaron a colaborar para preparar un proyecto piloto dirigido a estudiar las posibilidades de almacenamiento geológico de CO2 en las formaciones circundantes a la central de GICC que esta empresa opera en la localidad de Puertollano (Ciudad Real). Fruto de este acuerdo, se presentó un plan de trabajo al Programa PROFIT del entonces Ministerio de Ciencia y Tecnología, que aprobó la concesión de una subvención para el periodo solicitado en 2004.

El objetivo de la investigación es seleccionar las formaciones con mayor capacidad potencial de almacenar CO2, para lo que es necesario un conocimiento profundo del subsuelo. Con este objetivo se perfiló un plan de actuación de recopilación y análisis de toda la información existente acerca de la zona de estudio, con el fin de aprovechar al máximo los trabajos realizados previamente, para a continuación completar y, en su caso, corregir dicha información.

Hay que destacar que, paralelamente al desarrollo de los trabajos, durante 2004 se ha producido un notable incremento del interés público y empresarial por las tecnologías de almacenamiento geológico de CO2, fundamentalmente relacionado con la publicación del Plan Nacional de Asignación de Emisiones. En cualquier caso, al tratarse del primer estudio de estas características realizado en España, ha sido y será imprescindible una labor continua de estudio y puesta al día con las constantes innovaciones y descubrimientos relacionados con la exploración y evaluación de potenciales almacenes dentro del ámbito de la UE y de los EEUU.

Las fases del estudio realizadas por el IGME siguen la siguiente pauta, según lo establecido en el Plan de Trabajo para 2 años presentado al Ministerio:

En la actualidad, las primeras fases del estudio están concluidas, y se han obtenido ciertos resultados de interés, que han permitido realizar una selección cualitativa de las formaciones a través de una clasificación según el interés potencial de las mismas. La caracterización de parámetros de esas formaciones y el estudio pormenorizado de los esquistos bituminosos están actualmente en realización. Los resultados parciales del proyecto serán presentados próximamente en una jornada técnica organizada al efecto.

Proyecto CIEMAT El Bierzo – IGME

En Julio de 2004, el Consejo de Ministros decidió la creación de un nuevo Centro Tecnológico en la comarca de El Bierzo, con el objetivo de incentivar la investigación en torno al medioambiente y su relación con la actividad humana. Uno de los temas que se ha revelado como fundamental en este nuevo centro es la mitigación de los efectos producidos por la emisión de Gases de Efecto Invernadero, surgiendo como una opción clave en esta investigación, la tecnología de almacenamiento de CO2 en formaciones del subsuelo.

Dentro del proyecto de creación del centro Ciemat-El Bierzo, en Octubre de 2004, se inició la colaboración entre CIEMAT e IGME para elaborar un plan de actuación que permita un desarrollo del conocimiento y la experiencia en relación con los procesos de captura, transporte y almacenamiento de CO2. Como resultado del acuerdo entre los dos organismos, el Departamento de Recursos Geoenergéticos, en colaboración con la Dirección de Hidrogeología y Aguas Subterráneas, definió en detalle un programa de actividades para el periodo 2005 – 2009, con el objetivo tentativo de tener elegido, para ese periodo, al menos uno y no más de tres emplazamientos para desarrollar posteriormente experiencias piloto de inyección para el almacenamiento de CO2 en el subsuelo.

Para llevar a cabo la fase 2005-2009 el IGME va a firmar un convenio específico con el CIEMAT.

Las labores que se han asignado al IGME en este periodo consisten, a grandes rasgos, en los siguientes puntos:

Almacenamiento geológico CO2

Esquema de posibilidades de almacenamiento geológico de CO2

Este Plan de Trabajo fue presentado a las instancias ministeriales y, tras su aprobación, se está en vías de suscribir el acuerdo entre CIEMAT e IGME para oficializar el comienzo de las investigaciones. De un modo más general, y con las variaciones que el desarrollo de la investigación y el paso del tiempo puedan implicar, se han establecido unos objetivos generales a corto, medio y largo plazo, a desarrollar en los periodos 2005-2010, 2010-2015 y 2015-2020, respectivamente.

 

Otros posibles almacenes de CO2

ALMACENAMIENTO EN MINERALIZACIONES

La carbonatación mineral es una tecnología prometedora para la reducción de las emisiones de CO2. Comprende la reacción de CO2 con minerales no carbonatados, principalmente silicatos de calcio o magnesio, para formar uno o más componentes carbonatados, normalmente sólidos. El proceso imita la alteración natural de minerales silicatados para formar carbonatos como calcita (CaCO3), dolomita (CaMg(CO3)2), magnesita (MgCO3), y siderita (FeCO3). Los productos así formados son termodinámicamente estables y por lo tanto el secuestro del CO2 es permanente y seguro. Además, la capacidad del secuestro es grande porque los depósitos de silicatos son muy abundantes en la naturaleza.

Los silicatos de Mg son considerados mejor opción que los de calcio por muchas razones: son minerales más reactivos que los de calcio, frecuentemente tienen un porcentaje en peso de óxido puro mayor (los silicatos de magnesio pueden tener un 35-40% en peso de MgO mientras que los silicatos de calcio, normalmente, solo tienen un 12-15% de CaO) y además los depósitos de silicatos de magnesio son más grandes y más numerosos.

Reacciones de carbonatación

Reacciones de carbonatación. Fuente: CO2 Mineral Sequestration Studies. NETL. 2001

La serpentina (Mg3Si2O5(OH)4) y el olivino (Mg2SiO4), que primariamente aparece en forma de forsterita, son los dos principales minerales de magnesio utilizados para la reacción de carbonatación con el CO2, dando lugar a la magnesita (MgCO3) mediante una reacción exotérmica a baja temperatura. Estas reacciones de carbonatación son exotérmicas y ocurren espontáneamente en naturaleza, sin embargo, son demasiado lentas.

En la actualidad se están realizando muy diversos estudios que, en general, pretenden encontrar una forma rentable de acelerar las reacciones que son lentas en la naturaleza. Estos estudios todavía se encuentran en fase preliminar.

Existen grandes depósitos de silicatos de magnesio y calcio, repartidos por todo el mundo, más que suficientes para llevar a cabo la secuestración de todo el CO2 de origen antropogénico. La abundancia de este tipo de depósitos es tal que, un sólo depósito en Omán contiene unos 30 000 km3 de silicatos de magnesio, capaces de tratar todo el CO2 mundial. Los mayores depósitos de olivino se encuentran en Noruega, Japón, España, Estados Unidos e Italia.

Aspectos importantes en la secuestración de CO2 mediante carbonatación mineral son el transporte de los materiales implicados y el destino de los productos obtenidos. Los costes de transporte pueden ser reducidos al mínimo situando la planta de tratamiento en las cercanías de la mina de donde se obtiene la materia base (silicatos) y transportando hasta la misma el dióxido de carbono, previamente capturado de las grandes fuentes emisoras. Esta proximidad hace posible que los productos carbonatados obtenidos puedan utilizarse para la recuperación de la misma mina de donde proceden.

Secuestro mineral CO2

Esquema de la secuestración mineral del CO2. Fuente: Lackner. 2002

Se estima que los costes para la eliminación de una tonelada de CO2 mediante el proceso químico de carbonatación mineral oscilarían entre 15 y 20 $, teniendo en cuenta la explotación minera y los procesos de trituración y molienda del mineral necesarios para la obtención del tamaño requerido en planta para dicho proceso químico. En una central eléctrica con un rendimiento del 70% esto supondría cerca de 1 cent U$/kWh de electricidad generada.

Las principales ventajas de este tipo de almacenamiento son:

  • Con este proceso los silicatos naturales y antrópicos se convierten rápidamente en carbonatos por reacción con CO2 bajo condiciones ambientales controladas.
  • La carbonatación es exotérmica por lo que no es necesaria una fuente de calor externa.
  • Los componentes carbonatados formados son termodinámicamente estables, ambientalmente benignos y débilmente solubles en aguas meteóricas.
  • Los recursos minerales que se requieren son abundantes en muchas zonas, siendo además fácil localizarlos en las cercanías de las grandes fuentes emisoras de CO2.
  • Existe potencial de producir subproductos que supongan un valor añadido al proceso.
  • Sin tener en cuenta el uso final de los productos sólidos generados, el CO2 permanecerá inmovilizado de forma prácticamente permanente.
  • Se produce una reducción de volumen total de los reactantes iniciales (silicato + CO2), ya que los carbonatos son 1000 veces más densos que el CO2 gaseoso en condiciones standard (25°C, 1atm). Sin embargo, la fase sólida sufre un incremento de volumen (del 192 % en el caso de forsterita).
  • Los costes estimados son razonables.

ALMACENAMIENTO EN OCÉANOS

Los océanos poseen una enorme capacidad natural para absorber y almacenar CO2. Se calcula que el océano contiene unos 40000 GtC (GtC = un billón de toneladas de C) mientras que la atmósfera contiene aproximadamente 750 GtC y la biosfera terrestre alrededor de 2200 GtC. Esto significa que si fuéramos capaces de capturar todo el CO2 atmósferico y transladarlo a los océanos, la concentración de CO2 en el océano tan sólo aumentaría en un 2%. Sin embargo, es necesario poder asegurar la aceptabilidad ambiental y aun deben discutirse las posibles ventajas e impactos del proceso de secuestración en el océano.

Existen dos opciones para la de secuestración de CO2 en los océanos:

1.- Inyección directa

Consiste en la inyección en los océanos profundos de una corriente altamente concentrada de CO2 procedente de grandes fuentes puntuales de emisión, tales como las centrales eléctricas. La inyección directa implica, por tanto, la captura, separación, transporte e inyección del dióxido de carbono en el mar profundo. El CO2 capturado se transporta para su inyección en el océano mediante el uso de tuberías fijas o remolcadas.

Inyección directa

Inyección Directa del CO2 en el océano. Fuente: Ocean Carbon Sequestration. H. Herzog. MIT Energy Laboratory. 2001

2.- Fertilización

Experimentos han demostrado que mediante la adicción de hierro se puede aumentar el contenido en fitoplancton y, por tanto, con el resultante aumento del proceso de la fotosíntesis (por el cual las plantas toman de la atmósfera el CO2 que necesitan para vivir) se aumenta el ratio de transferencia del CO2. De este modo, el dióxido de carbono se incorpora en el fitoplancton. Parte de éste se hundirá, quedando secuestrado el CO2 en aguas más profundas.

fertilización

La industria ha desarrollado un gran interés por usar la tecnología de la fertilización con hierro debido a su bajo costo. Estudios recientes indican que mediante la fertilización de los océanos con hierro se podría conseguir la absorción de miles de millones de toneladas de carbono atmosférico cada año ya que se estima que, el fitoplancton absorbe entre 10 000 y 100 000 átomos de carbono por cada átomo de hierro añadido al agua, a una profundidad de 100 m.

Fuente: Instituto Geológico y Minero de España (www.igme.es)

 


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