Medición crítica de procesos para CCS: Segunda parte

imagen que muestra soluciones de almacenamiento de CO2

Técnicas analíticas e instrumentación

Primera parte de esta serie presentó los procesos que son críticos para el éxito y la seguridad de las operaciones de captura y almacenamiento de carbono (CCS). En esta segunda entrega se investigan las técnicas analíticas que los ingenieros pueden utilizar para verificar la pureza del CO₂ capturado, detectar trazas de contaminantes y prevenir reacciones corrosivas o peligrosas durante las fases de captura, transporte e inyección geológica.

Los datos en tiempo real de los cromatógrafos de gases y los analizadores de humedad y oxígeno garantizan el cumplimiento de las estrictas normativas medioambientales y de seguridad; además, permiten optimizar los procesos, mitigar los riesgos y detectar fugas de forma temprana. En las siguientes secciones, exploraremos los métodos analíticos clave que forman parte integral de la CAC, detallando cómo funciona cada tecnología y cómo contribuye a mantener la integridad estructural de la infraestructura, proteger los sitios de almacenamiento subterráneo y, en última instancia, respaldar el secuestro fiable y a largo plazo del dióxido de carbono.

Técnicas analíticas

Cromatografía de gases (GC)

La cromatografía de gases se utiliza para medir la pureza del CO₂ mediante la separación y cuantificación de impurezas traza. Un cromatógrafo de gases funciona inyectando una muestra de gas en una columna, donde los diferentes componentes se separan en función de su interacción con el material de la columna. A continuación, un detector cuantifica estos componentes, proporcionando un análisis detallado de la composición. Estos instrumentos son esenciales en el proceso de captura y almacenamiento de carbono (CCS), ya que proporcionan un análisis y una cuantificación precisos de la composición de los gases.

En la CAC, el CO₂ se separa de otros gases en procesos industriales o centrales eléctricas. El GC desempeña un papel fundamental a la hora de garantizar que el CO₂ capturado cumple los estándares de pureza requeridos mediante el análisis de los flujos de gas. Este análisis en tiempo real permite a los operadores optimizar la eficiencia del proceso de captura.

Tras su captura, el CO₂ se transporta y se inyecta en formaciones geológicas para su almacenamiento, y el GC es fundamental para controlar la composición del gas antes y después de la inyección, con el fin de garantizar su pureza y detectar posibles fugas o reacciones no deseadas.

La precisión que proporcionan las mediciones del GC permite cumplir con la normativa, ya que garantiza que el proceso de CCS se adhiere a los estándares medioambientales y los requisitos legales. Además, el GC contribuye a la gestión de riesgos y al establecimiento de protocolos de seguridad mediante la detección de posibles contaminantes o gases inesperados que podrían comprometer la integridad o la seguridad del lugar de almacenamiento, lo que respalda la fiabilidad general del proceso de CCS.

Analizadores de oxígeno

Los analizadores de oxígeno se pueden emplear para medir el contenido de O₂ en la corriente de CO₂, utilizando sensores electrquímicos o termoparamagnéticos. Los niveles de oxígeno en los procesos de producción pueden alcanzar niveles porcentuales, pero el CO₂ seco inyectado en los pozos se mantiene normalmente muy bajo (<40 ppmV). Esto es importante para evitar la corrosión y prevenir reacciones con las formaciones geológicas que podrían socavar la integridad del sitio de almacenamiento. Los analizadores proporcionan una monitorización continua y en tiempo real para garantizar que los niveles de oxígeno se mantengan dentro de los límites especificados, con el fin de evitar reacciones oxidativas y corrosión. Los sensores seleccionados deben ser compatibles para su uso en CO₂ y estar protegidos de altas concentraciones de O₂. Debido al H₂S y otros contaminantes, puede ser necesario un depurador para garantizar una medición representativa y una vida útil prolongada del sensor.

Analizadores de humedad

Las lecturas precisas del contenido de humedad son fundamentales para mantener la calidad y la seguridad del gas que se transporta y almacena. Las mediciones inexactas pueden provocar varios problemas, como corrosión, congelación o formación de hidratos en las tuberías, lo que puede causar obstrucciones o daños en la infraestructura.

Muchas industrias, especialmente las que se dedican al transporte y almacenamiento de gas, están sujetas a normativas y estándares muy estrictos. A menudo, estas exigen que los instrumentos de medición, como los analizadores de humedad, se calibren según normas nacionales trazables para garantizar su consistencia y fiabilidad. El cumplimiento de estas normativas ayuda a evitar sanciones legales y económicas, y garantiza que las operaciones cumplan con las mejores prácticas del sector.

Resumen

La instrumentación analítica precisa es fundamental para un flujo de trabajo de CCS seguro, eficiente y conforme a las normativas. Desde las separaciones de alta resolución de la cromatografía de gases hasta la supervisión continua y vigilante de los analizadores de oxígeno y humedad, estas técnicas trabajan conjuntamente para verificar la pureza del CO₂, detectar contaminantes insidiosos y proteger contra la corrosión o la formación de hidratos. Al proporcionar información en tiempo real, permiten a los operadores ajustar el rendimiento de la captura, prevenir los riesgos operativos y demostrar el cumplimiento de las estrictas expectativas normativas y, en última instancia, sociales.

En la tercera parte, examinaremos las ventajas de un control mejorado de los procesos en la CAC.