Medição de umidade e captura de carbono

Prevenção de corrosão e danos ao compressor em CCUS

O tempo está se esgotando. Se quisermos cumprir as metas climáticas críticas estabelecidas por muitas instituições nacionais e internacionais, especialmente a meta de atingir o zero líquido global até 2050, precisamos tomar medidas decisivas agora.  Mas agir rapidamente é apenas parte do desafio.

Desacelerar e reverter o ritmo das mudanças climáticas é um processo complexo, tanto do ponto de vista científico quanto político.  O sucesso requer a cooperação entre regimes, grupos políticos, sociedades e culturas díspares e, muitas vezes, conflitantes.  Também depende de estratégias ambientais coesas que abordem cada aspecto do aquecimento global em detalhes e por um período prolongado. 

É amplamente reconhecido que uma parte importante do problema é a emissão de gases de efeito estufa - dióxido de carbono (C0₂), metano, dióxido nitroso e gases fluorados - que aumentou drasticamente desde a revolução industrial. 

Embora tenham sido tomadas medidas significativas nas últimas décadas para reduzir as emissões, a taxa de geração de C02 continua a aumentar inexoravelmente e, com 80% do total de emissões, é de longe o maior contribuinte para o problema. 

Os especialistas sugeriram, com razão, que, se estamos lutando para reverter o aumento das emissões de C0₂, temos que encontrar outras soluções.  Por isso, o rápido crescimento da Captura, Uso e Armazenamento de Carbono (CCUS). 

O mercado de CCUS está crescendo em torno de 14% ao ano e deve atingir um valor projetado de pelo menos US$ 7 bilhões até 2030, de acordo com os analistas da Allied Market Research.  Esses números são apoiados pela IEA (Independent Energy Authority), que relata que somente em 2021 mais de 100 novas instalações de CCUS foram anunciadas.  Isso representa uma duplicação em relação ao ano anterior. 

O crescimento está sendo impulsionado por altos níveis de investimento dos governos e do setor - mais de US$ 25 milhões em cerca de 12 meses - além do advento de novas tecnologias de remoção, captura e sequestro, e uma maior capacidade de converter resíduos de C02 em produtos comercialmente viáveis. 

Captura e armazenamento de carbono

A maioria dos esquemas de Captura e Armazenamento de Carbono utiliza reservatórios subterrâneos de gás esgotados.  O C0₂ é capturado na fonte, normalmente uma usina de energia ou um grande local de processo industrial, e depois canalizado sob pressão para uma estação central de compressão.  Aqui, a pressão é aumentada ainda mais, antes de o gás ser bombeado para um campo de gás vazio, normalmente usando a infraestrutura de gasoduto existente. 

Na Holanda, por exemplo, o projeto Porthos bombeará gás pressurizado de uma estação de compressão em terra ao longo de um gasoduto de 22 km até uma plataforma de gás offshore redundante.  O C02 será então armazenado em um campo de gás esgotado em uma área de arenito poroso selado que fica a 3 km abaixo do Mar do Norte.  O plano é capturar aproximadamente 2,5 Mton de C0₂ a cada ano até que o campo atinja sua capacidade de 37,0 Mton, momento em que será selado permanentemente. 

O projeto Porthos é um dos muitos que estão em desenvolvimento ou planejados para os próximos anos.  Cada um deles representa um investimento significativo, com uma infraestrutura de alto valor, especialmente a rede de dutos e estações de compressão.  Claramente, é fundamental que esses sistemas operem de forma eficiente e confiável durante a vida útil de cada projeto. 

A medição da umidade é fundamental para evitar a corrosão

A umidade contida no CO₂ pode ser um problema considerável, causando corrosão em tubulações de aço com a possibilidade de vazamentos de gás para a atmosfera e danos aos compressores usados para pressurizar o gás para transporte e armazenamento. Há também o risco de que uma reação entre o vapor de água e o CO₂ resulte na formação de ácido carbônico (H2CO3), o que pode acelerar a taxa de corrosão.  Além disso, se outros gases residuais estiverem presentes, como amônia ou sulfeto de hidrogênio, eles podem se combinar com a umidade para formar ácidos agressivos. 

Os sistemas de secagem ou desidratação são usados para reduzir os níveis de umidade.  Esse equipamento, no entanto, consome muita energia, de modo que a medição do ponto de orvalho da umidade se torna uma técnica importante para garantir que a eficiência energética seja otimizada e que as tubulações sejam protegidas contra a corrosão. 

Outra questão é a necessidade de concordar com princípios comuns para a medição de impurezas em C0₂.  Como afirma um relatório do National Physical Laboratory, "uma determinação mais precisa do ponto de orvalho e o estabelecimento de limites mais confiáveis para os níveis de impureza no fluxo de CO₂ ajudariam a reduzir o risco do caso comercial para investimento e proporcionariam maior confiança no uso seguro de tubulações para o transporte de C0₂ em fase densa". 

Medição avançada do ponto de orvalho

Uma etapa fundamental no desenvolvimento de uma abordagem comum é o uso de instrumentos padrão do setor, capazes de produzir medições precisas e consistentes de impurezas residuais nos gases C02, tanto no estágio de compressão quanto no de transporte. 

Os mais recentes analisadores de ponto de orvalho da Michell Instruments foram projetados para detectar níveis extremamente baixos de líquidos condensados, incluindo água e hidrocarbonetos.  Por exemplo, nossos QMA601 e QMA401 analisadores de umidade de cristal de quartzo oferecem uma resposta rápida às mudanças de umidade do processo, com funções de calibração automática integradas que garantem uma precisão ideal a longo prazo.

Esses sistemas incorporam tecnologias de sensores comprovadas, são simples de configurar e usar e são usados como instrumentos de referência pelos principais laboratórios de calibração do mundo.  Dessa forma, eles oferecem soluções ideais para todas as organizações envolvidas no setor de Captura e Armazenamento de Carbono, que está em rápida expansão. 

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Medição de dióxido de carbono

O processo de CCUS é capaz de capturar até 90% das emissões de C0₂ que são liberadas pela queima de combustíveis fósseis durante a geração de eletricidade e processos industriais, como a produção de aço ou cimento.

Para coletar o dióxido de carbono, a usina usa ventiladores para puxar o ar para um coletor, que tem um material de filtro em seu interior. Depois que o material do filtro é preenchido com C0₂, o coletor é fechado e a temperatura é elevada para liberar o C0₂ do material, após o que o gás altamente concentrado pode ser coletado. O C0₂ é então misturado com água e injetado a uma profundidade de 1.000 metros na rocha basáltica próxima, onde é mineralizado. A mistura de C0₂/água se transforma em pedra em cerca de dois anos, e o hidreto de enxofre (HS₂) em quatro meses.

Compreender a eficácia e a eficiência do processo de captura de carbono é fundamental para o sucesso do processo geral.

Os sensores infravermelhos não dispersivos, projetados e fabricados pela Dynament, oferecem a tecnologia mais precisa e confiável para a medição de dióxido de carbono. Os sensores NDIR da Dynament são à prova de falhas, fornecem medição contínua e têm uma ampla faixa ambiental de operação para atender às necessidades dessa aplicação desafiadora. A Dynament atingiu um padrão de excelência nos últimos 20 anos e oferece faixas específicas de dióxido de carbono de 0-2000 ppm de C0₂ a 0-100 % de C0₂.

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Fontes

Mercado de CCUS - Allied Market Research

Gases de efeito estufa - US EPA

Número de instalações de CCUS - IEA

Relatório de transição energética do National Physical Laboratory: