Medição de umidade na captura e utilização de carbono

Como garantir a qualidade do gás de dióxido de carbono e a eficiência do processo

Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente na Captura e Armazenamento de Carbono (CCS) como uma ferramenta potencial na luta contra as mudanças climáticas.  O processo funciona da seguinte forma: 

1. O dióxido de carbono (CO2) é extraído da geração de energia e dos processos industriais.

2 O gás é comprimido antes de ser injetado de volta em reservatórios subterrâneos de petróleo e gás em desuso.

3. A quantidade de CO2 que entra na atmosfera pode então ser reduzida.

A CCS já é amplamente utilizada como um meio de extrair as últimas reservas de petróleo e gás comercialmente viáveis de reservatórios esgotados.  Como os combustíveis fósseis estão sendo rapidamente substituídos por fontes renováveis de energia, o foco agora é aumentar os projetos de CCS o mais rápido possível.   

De acordo com a Autoridade Internacional de Energia, há entre 8.000 e 55.000 Gt de capacidade de armazenamento subterrâneo de CO₂; usado junto com outras tecnologias de redução de carbono, isso será suficiente para que possamos atingir nossas metas globais de zero líquido.

Os dois aspectos da captura de carbono

A CCS é apenas uma parte da história.  Igualmente importante - e talvez de maior valor comercial - é a Captura e Utilização de Carbono (CCU).  Essa técnica envolve a extração de CO₂, na fonte, de usinas de energia a carvão ou a gás, fábricas de produtos químicos, cimento ou aço, ou instalações de energia de biomassa.  Uma vez que o CO2 tenha sido processado para produzir gás com a qualidade correta, ele pode ser usado como matéria-prima para uma série de produtos, incluindo:

Em muitas aplicações, no entanto, o processo de extração, purificação e reutilização do CO2 utiliza quantidades consideráveis de energia, tornando o uso de energias renováveis um aspecto fundamental de um processo de CCU viável.  Em outras áreas, principalmente na produção de materiais de construção, onde o CO2 é combinado com minerais ricos em cálcio para criar carbonato de cálcio para uso como agregado ou na fabricação de cimento, grande parte do processo é exotérmica, com níveis relativamente baixos de energia externa necessária.  

Outra consideração é o fato de que muitos dos produtos fabricados com o CO2 recuperado acabarão liberando o gás de volta para a atmosfera no final de sua vida útil, à medida que se decompõem ou são queimados.  O ideal é que o gás seja recapturado e processado novamente para criar um ciclo fechado.  Na prática, é claro, isso pode não acontecer, portanto, esse fator deve ser considerado ao avaliar o valor de um projeto de CCU.  Por outro lado, produtos como concreto e plásticos carbonatados, ou aditivos de carbono para nanotubos e grafeno, podem não liberar CO2 se o converterem em outro produto químico durante a fabricação.   

A qualidade do gás é fundamental para o sucesso da implementação do CCU

A CCU apresenta um potencial considerável; no entanto, o sucesso depende da eficiência com que o CO2 pode ser extraído e processado para produzir gás com a qualidade adequada para uso como matéria-prima.   O ideal é que o CO2 seja capturado e usado na mesma instalação.  Em muitos casos, no entanto, isso será impraticável, exigindo que o gás seja comprimido e transportado por meio de uma rede de distribuição de dutos. 

Inevitavelmente, o CO2 capturado da geração de energia ou de processos industriais contém impurezas.  Elas precisam ser removidas, reduzidas em concentração ou tratadas de outra forma antes que o gás possa ser usado.  Além disso, o processo de distribuição pode introduzir contaminantes por meio de vazamentos nas tubulações, por exemplo.  Portanto, o tratamento do gás será necessário tanto no estágio de extração e compressão inicial quanto no ponto de uso.  

A natureza e a concentração das impurezas variam de processo para processo e podem incluir enxofre, nitrogênio e oxigênio, além de produtos químicos que podem ser transportados dos sistemas usados para separar o CO2 da combustão ou dos gases industriais.  Em comum, haverá a necessidade de remover a umidade por meio do resfriamento e da desidratação do CO2.  

Medição e remoção de umidade

A presença de umidade na forma de vapor ou líquido no CO2 pode gerar várias preocupações de qualidade, eficiência e segurança.  O problema mais óbvio é a corrosão nas superfícies da tubulação de aço e do equipamento de distribuição, com o risco associado de vazamentos, além de danos aos compressores usados para pressurizar o gás.  Outros problemas incluem o risco de uma reação entre o vapor de água e o CO2, ou outras impurezas, como o sulfeto de hidrogênio, para formar ácidos agressivos, como os ácidos sulfúrico e carbônico; mais uma vez, esses ácidos atacam e degradam as superfícies metálicas e as vedações de borracha ou plástico em tubulações e outros equipamentos.  

O monitoramento da presença de umidade requer instrumentos especializados de detecção e análise.  Eles precisam ser extremamente confiáveis, precisos e capazes de fornecer leituras consistentes ao longo do tempo.  Esses instrumentos também precisam estar em conformidade com os padrões adequados de qualidade e segurança e contar com o suporte de um fabricante que tenha experiência e conhecimento de medição de umidade em aplicações desafiadoras de processos industriais.  

Dois instrumentos que atendem a esses critérios são os nossos QMA601 e QMA401 analisadores de umidade de cristal de quartzo, que oferecem resposta rápida às alterações de umidade do processo, com funções integradas e automáticas para garantir precisão de longo prazo e uma calibração original de fábrica rastreável aos padrões nacionais. Como é de se esperar de um dos principais fabricantes de sensores e instrumentação do mundo, esses analisadores de umidade contam com o apoio de uma ampla gama de serviços de suporte técnico.  

Com 50 anos de experiência no desenvolvimento de instrumentos de precisão inovadores, somos especialistas em medições de umidade para todas as aplicações de Captura e Armazenamento de Carbono. Se quiser discutir seus requisitos, contate nossa equipe hoje mesmo.   

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