Estudo do processo de difusão de gases em carvões com base em isotérmicas de Langmuir

Tese de Doutoramento apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Doutror em Ciências da Terra.

Tecnologias CAC e Inquéritos de Percepção da Opinião Pública sobre “O papel da Captação e do Armazenamento/Sequestração de Dióxido de Carbono no Futuro da Energia na Europa”:O caso-de-estudo da Comunidade Fernando Pessoa

O carvão e outros combustíveis fósseis, continuarão a ser, por décadas, a principal matéria-prima energética para as Centrais Térmicas, não obstante os esforços para, dentro do possível, substituir os combustíveis fósseis por fontes de energia renovável.Tal como está, hoje, bem documentado, a produção de gases com efeito estufa (GEE), designadamente CO2, resulta da combustão dos ditos combustíveis fósseis, sendo que se espera ser possível mitigar substancialmente a emissão de tais gases com a aplicação das chamadas Tecnologias Limpas do Carvão.Há, pois, necessidade de promover o abatimento do CO2 através de Tecnologias de Emissão Zero ou Tecnologias Livres de Carbono, incluindo designadamente a Captura, o Transporte e a Sequestração geológica de CO2 correspondentes ao que é costume designar por Tecnologias CAC (Captação e Armazenamento de Carbono). De facto, tais tecnologias e, designadamente, o armazenamento geológico de CO2 são as únicas que, no estado actual do conhecimento, são capazes de permitir que se cumpram as metas do ambicioso programa da EU para a energia e o ambiente conhecido por “20 20 para 2020” em conjugação com os aspectos económicos das directivas relativas ao Comércio Europeu de Licenças de Emissão – CELE (Directivas 2003/87/EC, 2004/101/EC e 2009/29/EC).A importância do tema está, aliás, bem demonstrada com o facto da Comissão Europeia ter formalmente admitido que as metas supracitadas serão impossíveis de atingir sem Sequestração Geológica de CO2. Esta é, pois, uma das razões de ter sido recentemente publicada a Directiva Europeia 2009/31/EC de 23 de Abril de 2009 expressamente dedicada ao tema do Armazenamento Geológico de CO2.Ora, a questão do armazenamento geológico de CO2 implica, para além das Tecnologias CAC acima mencionadas e da sua viabilização em termos tanto técnicos como económicos, ou seja, neste último aspecto, competitiva com o sistema CELE, também o conhecimento, da percepção pública sobre o assunto. Isto é, a praticabilidade das Tecnologias CAC implica que se conheça a opinião pública sobre o tema e, naturalmente, que face a esta realidade se prestem os esclarecimentos necessários como, aliás, é reconhecido na própria Directiva Europeia 2009/31/EC.Dado que a Fundação Fernando Pessoa / Universidade Fernando Pessoa através do seu Centro de Investigação em Alterações Globais, Energia, Ambiente e Bioengenharia – CIAGEB tem ultimado um Projecto de Engenharia relativo à Sequestração Geológica de CO2 nos Carvões (Metantracites) da Bacia Carbonífera do Douro – o Projecto COSEQ, preocupou-se naturalmente, desde o início, com o lançamento de inquéritos de percepção da opinião pública sobre o assunto.Tal implicou, nesta fase, a tradução para português e o lançamento do inquérito europeu ACCSEPT que não tinha sido ainda formalmente lançado de forma generalizada entre nós. Antes, porém, de lançar publicamente tal inquérito – o que está actualmente já em curso – resolveu-se testar o método de lançamento, a recolha de dados e o seu tratamento com uma amostra correspondente ao que se designou por Comunidade Fernando Pessoa, i.e. o conjunto de docentes, discentes, funcionários e outras pessoas relacionadas com a Universidade Fernando Pessoa (cerca de 5000 individualidades).Este trabalho diz, precisamente, respeito à preparação, lançamento e análise dos resultados do dito inquérito Europeu ACCSEPT a nível da Comunidade Fernando Pessoa. Foram recebidas 525 respostas representando 10,5% da amostra. A análise de resultados foi sistematicamente comparada com os obtidos nos outros países europeus, através do projecto ACCSEPT e, bem assim, com os resultados obtidos num inquérito homólogo lançado no Brasil. The use of coal, and other fossil fuels, will remain for decades as the main source of energy for power generation, despite the important efforts made to replace, as far as possible, fossil fuels with renewable power sources.As is well documented, the production of Greenhouse Gases (GHG), mainly CO2, arises primarily from the combustion of fossil fuels. The increasing application of Clean Coal Technologies-CCTs, is expected to mitigate substantially against the emission of such gases.There is consequently a need to promote the CO2 abatement through Zero Emission (Carbon Free) Technologies - ZETs, which includes CO2 capture, transport and geological storage, i.e. the so-called CCS (Carbon, Capture and Storage) technologies. In fact, these technologies are the only ones that are presently able to conform to the ambitious EU targets set out under the “20 20 by 2020” EU energy and environment programme, jointly with the economic aspects of the EU Directives 2003/87/EC, 2004/101/EC and 2009/29/EC concerned with the Greenhouse Gas Emissions Allowance Trading Scheme – ETS scheme. The European Commission formal admission that the referred targets will be impossible to reach without the implementation and contribution of geological storage clearly demonstrate the importance of this particular issue, and for this reason the EC Directive 2009/31/EC of April 23, 2009 on Geological Storage of CO2 was recently published.In considering the technical and economical viabilities of CCS technologies, the latter in competition with the ETS scheme, it is believed that public perception will dictate the success of the development and implementation of CO2 geological storage at a large industrial level. This means that, in order to successfully implement CCS technologies, not only must public opinion be taken into consideration but objective information must also be provided to the public in order to raise subject awareness, as recognized in the referred Directive 2009/31/EC.In this context, the Fernando Pessoa Foundation / University Fernando Pessoa, through its CIAGEB (Global Change, Energy, Environment and Bioengineering) RDID&D Unit, is the sponsor of an Engineering Project for the Geological Sequestration of CO2 in Douro Coalfield Meta-anthracites - the COSEQ Project, and is therefore also engaged in public perception surveys with regards to CCS technologies.At this stage, the original European ACCSEPT inquiry was translated to Portuguese and submitted only to the “Fernando Pessoa Community” - comprising university lecturers, students, other employees, as well as, former students and persons that have a professional or academic relationship with the university (c. 5000 individuals). The results obtained from this first inquiry will be used to improve the survey informatics system in terms of communication, database, and data treatment prior to resubmission of the inquiry to the Portuguese public at large.The present publication summarizes the process and the results obtained from the ACCSEPT survey distributed to the “Fernando Pessoa Community”. 525 replies, representing 10.5% of the sample, have been received and analysed. The assessment of the results was systematically compared with those obtained from other European Countries, as reported by the ACCSEPT inquiry, as well as with those from an identical inquiry launched in Brazil.

Roteiro Tecnológico (roadmap) da Captação, Utilização e Armazenamento de Dióxido de Carbono (CCUS) em Portugal

O objetivo primordial deste trabalho foi estabelecer um roteiro tecnológico para aplicação das tecnologias de “Captação, Utilização e Sequestração de Carbono - CCUS” em Portugal. Para o efeito procedeu-se à identificação da origem das maiores fontes emissoras estacionárias industriais de CO2, adotando como critério o valor mínimo de 1×105 ton CO2/ano e limitado apenas ao território continental. Com base na informação recolhida e referente aos dados oficiais mais recentes (ano de 2013), estimou-se que o volume de emissões industriais de CO2 possível de captar em Portugal, corresponde a cerca de 47 % do valor global das emissões industriais, sendo oriundo de três setores de atividade industrial: produção de cimento, de pasta de papel e centrais termoelétricas a carvão. A maioria das grandes fontes emissoras industriais localiza-se no litoral do país, concentrando-se entre Aveiro e Sines. Pelas condicionantes geográficas do país e, sobretudo pela vantagem de já existir uma rede de gasodutos para o transporte de gás natural, com as respetivas infraestruturas de apoio associadas, admitiu-se que o cenário mais favorável para o transporte do CO2 captado será a criação de um sistema de transporte por gasoduto específico para o CO2. Como critério de compatibilização da proximidade das fontes emissoras de CO2 com potenciais locais para o armazenamento geológico das correntes captadas, adotou-se a distância máxima de 100 km, considerada adequada perante a dimensão do território nacional e as características do tecido industrial nacional. Efetuou-se a revisão das tecnologias de captação de CO2 disponíveis, quer comercialmente, quer em níveis avançados de demonstração e procedeu-se à análise exploratória da adequação desses diferentes métodos de captação a cada um dos setores de atividade industrial previamente identificados com emissões de CO2 suscetíveis de serem captadas. Na perspetiva da melhor integração dos processos, esta análise preliminar tomou em consideração as características das misturas gasosas, assim como o contexto industrial correspondente e o processo produtivo que lhe dá origem. As possibilidades de utilização industrial do CO2 sujeito à captação no país foram tratadas neste trabalho de forma genérica dado que a identificação de oportunidades reais para a utilização de correntes de CO2 captadas exige uma análise de compatibilização das necessidades efetivas de utilização de CO2 por parte de potenciais utilizadores industriais que carece da caracterização prévia das propriedades dessas correntes. Este é um tipo de análise muito específico que pressupõe o interesse mútuo de diferentes intervenientes: agentes emissores de CO2, operadores de transporte e, principalmente, potenciais utilizadores de CO2 como: matéria-prima para a síntese de compostos, solvente de extração supercrítica na indústria alimentar ou farmacêutica, agente corretor de pH em tratamento de efluentes, biofixação por fotossíntese, ou outra das aplicações possíveis identificadas para o CO2 captado. A última etapa deste estudo consistiu na avaliação das possibilidades de armazenamento geológico do CO2 captado e envolveu a identificação, nas bacias sedimentares nacionais, de formações geológicas com características reconhecidas como sendo boas indicações para o armazenamento de CO2 de forma permanente e em segurança. Seguiu-se a metodologia preconizada por organizações internacionais aplicando à situação nacional, critérios de seleção e de segurança que se encontram reconhecidamente definidos. A adequação para o armazenamento de CO2 das formações geológicas pré-selecionadas terá que ser comprovada por estudos adicionais que complementem os dados já existentes sobre as características geológicas destas formações e, mais importante ainda, por testes laboratoriais e ensaios de injeção de CO2 que possam fornecer informação concreta para estimar a capacidade de sequestração e de retenção de CO2 nestas formações e estabelecer os modelos geológicos armazenamento que permitam identificar e estimar, de forma concreta e objetiva, os riscos associados à injeção e armazenamento de CO2.