Evolución del contenido de dióxido de carbono en aguas del norte de Canarias. Su impacto en el cambio climático global

[ES] En este artículo presentamos los resultados de un año de estudio del sistema del dióxido de carbono, dirigido a completar una red de resultados de 10 años en la estación ESTOC (European Station for Time series in the Ocean Canary Islands) localizada a 29º10´N,15º30´W, alrededor de 100 Km al norte de la isla de Gran Canaria. Para ello se ha analizado Alcalinidad, Carbono Inorgánico Total y CO2 en agua de mar y en la atmósfera, cuantificando la variabilidad estacional y temporal y el rol de este área en el cambio climático global.

Nueva tecnología para la separación de gases atmosféricos y captura de dióxido de carbono por aplicación de campos electromagnéticos y fotoionización

Son numerosos los expertos que predicen que hasta pasado 2050 no se utilizarán masivamente las energías de origen renovable, y que por tanto se mantendrá la emisión de dióxido de carbono de forma incontrolada. Entre tanto, y previendo que este tipo de uso se mantenga hasta un horizonte temporal aún más lejano, la captura, concentración y secuestro o reutilización de dióxido de carbono es y será una de las principales soluciones a implantar para paliar el problema medioambiental causado. Sin embargo, las tecnologías existentes y en desarrollo de captura y concentración de este tipo de gas, presentan dos limitaciones: las grandes cantidades de energía que consumen y los grandes volúmenes de sustancias potencialmente dañinas para el medioambiente que producen durante su funcionamiento. Ambas razones hacen que no sean atractivas para su implantación y uso de forma extensiva. La solución planteada en la presente tesis doctoral se caracteriza por la ausencia de residuos producidos en la operación de captura y concentración del dióxido de carbono, por no utilizar substancias químicas y físicas habituales en las técnicas actuales, por disminuir los consumos energéticos al carecer de sistemas móviles y por evitar la regeneración química y física de los materiales utilizados en la actualidad. Así mismo, plantea grandes retos a futuras innovaciones sobre la idea propuesta que busquen fundamentalmente la disminución de la energía utilizada durante su funcionamiento y la optimización de sus componentes principales. Para conseguir el objetivo antes citado, la presente tesis doctoral, una vez establecido el planteamiento del problema al que se busca solución (capítulo 1), del estudio de las técnicas de separación de gases atmosféricos utilizadas en la actualidad, así como del de los sistemas fundamentales de las instalaciones de captura y concentración del dióxido de carbono (capítulo 2) y tras una definición del marco conceptual y teórico (capítulo 3), aborda el diseño de un prototipo de ionización fotónica de los gases atmosféricos para su posterior separación electrostática, a partir del estudio, adaptación y mejora del funcionamiento de los sistemas de espectrometría de masas. Se diseñarán y desarrollarán los sistemas básicos de fotoionización, mediante el uso de fuentes de fotones coherentes, y los de separación electrostática (capítulo 4), en que se basa el funcionamiento de este sistema de separación de gases atmosféricos y de captura y concentración de dióxido de carbono para construir un prototipo a nivel laboratorio. Posteriormente, en el capítulo 5, serán probados utilizando una matriz experimental que cubra los rangos de funcionamiento previstos y aporte suficientes datos experimentales para corregir y desarrollar el marco teórico real, y con los que se pueda establecer y corregir un modelo físico– matemático de simulación (capítulo 6) aplicable a la unidad en su conjunto. Finalmente, debido a la utilización de unidades de ionización fotónica, sistemas láseres intensos y sistemas eléctricos de gran potencia, es preciso analizar el riesgo biológico a las personas y al medioambiente debido al impacto de la radiación electromagnética producida (capítulo 7), minimizando su impacto y cumpliendo con la legislación vigente. En el capítulo 8 se planteará un diseño escalable a tamaño piloto de la nueva tecnología propuesta y sus principales modos de funcionamiento, así como un análisis de viabilidad económica. Como consecuencia de la tesis doctoral propuesta y del desarrollo de la unidad de separación atmosférica y de captura y concentración de dióxido de carbono, surgen diversas posibilidades de estudio que pueden ser objeto de nuevas tesis doctorales y de futuros desarrollos de ingeniería. El capítulo 9 tratará de incidir en estos aspectos indicando líneas de investigación para futuras tesis y desarrollos industriales. ABSTRACT A large number of experts predict that until at least 2050 renewable energy sources will not be massively used, and for that reason, current Primary Energy sources based on extensive use of fossil fuel will be used maintaining out of control emissions, Carbon Dioxide above all. Meanwhile, under this scenario and considering its extension until at least 2050, Carbon Capture, Concentration, Storage and/or Reuse is and will be one of the main solutions to minimise Greenhouse Gasses environmental effect. But, current Carbon Capture and Storage technology state of development has two main problems: it is a too large energy consuming technology and during normal use it produces a large volume of environmentally dangerous substances. Both reasons are limiting its development and its extensive use. This Ph Degree Thesis document proposes a solution to get the expected effect using a new atmospheric gasses separation system with the following characteristics: absence of wastes produced, it needs no chemical and/or physical substances during its operation, it reduces to minimum the internal energy consumptions due to absence of mobile equipment and it does not need any chemical and/or physical regeneration of substances. This system is beyond the State of the Art of current technology development. Additionally, the proposed solution raises huge challenges for future innovations of the proposed idea finding radical reduction of internal energy consumption during functioning, as well as regarding optimisation of main components, systems and modes of operation. To achieve this target, once established the main problem, main challenge and potential solving solutions (Chapter 1), it is established an initial starting point fixing the Atmospheric Gasses Separation and Carbon Capture and Storage developments (Chapter 2), as well as it will be defined the theoretical and basic model, including existing and potential new governing laws and mathematical formulas to control its system functioning (Chapter 3), this document will deal with the design of an installation of an operating system based on photonic ionization of atmospheric gasses to be separated in a later separation system based on the application of electrostatic fields. It will be developed a basic atmospheric gasses ionization prototype based on intense radioactive sources capable to ionize gasses by coherent photonic radiation, and a basic design of electrostatic separation system (Chapter 4). Both basic designs are the core of the proposed technology that separates Atmospheric Gasses and captures and concentrates Carbon Dioxide. Chapter 5 will includes experimental results obtained from an experimental testing matrix covering expected prototype functioning regimes. With the obtained experimental data, theoretical model will be corrected and improved to act as the real physical and mathematical model capable to simulate real system function (Chapter 6). Finally, it is necessary to assess potential biological risk to public and environment due to the proposed use of units of intense energy photonic ionization, by laser beams or by non–coherent sources and large electromagnetic systems with high energy consumption. It is necessary to know the impact in terms of and electromagnetic radiation taking into account National Legislation (Chapter 7). On Chapter 8, an up scaled pilot plant will be established covering main functioning modes and an economic feasibility assessment. As a consequence of this PhD Thesis, a new field of potential researches and new PhD Thesis are opened, as well as future engineering and industrial developments (Chapter 9).

Procedimiento para fijar dióxido de carbono mediante la utilización de un cultivo de cianobacterias

El objeto de la presente invención es un proceso para fijar dióxido de carbono (CO2), mediante el cultivo de cualquier cianobacteria fijadora de nitrógeno, halotolerante, y capaz de producir un exopolisacárido que se excreta al medio. La utilización de dicho procedimiento permite reducir o eliminar emisiones de CO2 que proceden de procesos industriales, por ejemplo de las centrales de generación eléctrica. Otro objeto de la presente invención lo constituye la utilización como biocombustible de un exopolisacárido producido mediante el cultivo de la cianobacteria Anabaena, que posee un alto poder calorífico. La utilización de dicho exopolisacárido como biocombustible permitiría reducir el consumo de combustibles fósiles en aquellos procesos industriales que los emplean.

Monitoramento da temperatura e da concentração de dióxido de carbono em estufas de topo aberto.

A agricultura é extremamente dependente e relacionada às condições climáticas, portanto as variações do clima têm reflexos diretos sobre o manejo das culturas. Desse modo, as mudanças climáticas terão efeito sobre a ocorrência, o desenvolvimento e a severidade das doenças de plantas. Para a realização de estudos de impactos das mudanças climáticas, são utilizadas estufas de topo aberto com incrementos controlados da concentração de CO2. O presente trabalho teve como objetivo monitorar a concentração de CO2 e temperatura média diária no interior das estufas de topo aberto, em intervalos de 10 minutos. Os dados obtidos demonstraram que a estufa resultou num incremento médio de 1,5 °C e a concentração de CO2 manteve-se acima dos valores obtidos em ambiente aberto.

Elaboração de cenários para o consumo energético e emissões de GEE do sector dos transportes rodoviários de Portugal: horizonte 2020

Nos tempos actuais, a problemática das alterações climáticas está muito em voga, nomeadamente no que concerne ao consumo energético e respectivas emissões atmosféricas. Relativamente a este aspecto, as emissões de gases de efeito de estufa (GEE) são um dos factores que mais contribui para esse fenómeno global, sendo o sector dos transportes, nomeadamente o modo rodoviário, um dos sectores que regista maior consumo energético e emissões de GEE devido essencialmente ao consumo de combustíveis fósseis. Neste contexto, torna-se relevante ter uma noção da importância que o transporte rodoviário tem actualmente em matéria de consumo energético e emissões, bem como uma percepção desses indicadores para um horizonte futuro através da realização de uma previsão, permitindo contribuir para a definição de estratégias que promovam uma maior sustentabilidade neste sector. Desta forma foi desenvolvida uma metodologia de cálculo para determinação do consumo energético e emissões de gases de efeito de estufa em Portugal do sector dos transportes rodoviários, nomeadamente dióxido de Carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) para o ano base de 2008, realizando-se posteriormente uma análise de âmbito estocástico destes factores para o horizonte 2020, ou seja, um estudo apoiado em diversas variáveis explicativas do consumo energético e emissões cuja quantificação futura é difícil de prever, estando por isso associadas a uma incerteza significativa. Nesta análise foi empregue um software de análise de risco (@Risk) de modo a caracterizar estatisticamente esta incerteza associada às variáveis chave do estudo.

Emissões de carbono: caracterização do perfil de emissões de gases de efeito de estufa associadas à Monteiro, Ribas - Embalagens Flexíveis, S.A.

A presente dissertação tem como principal objectivo estimar as emissões de carbono resultantes das actividades da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A. A realização do inventário de gases de efeito estufa permite que a Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A, identifique quais as suas fontes emissoras e quantifique as emissões de gases de efeito estufa, permitindo criar estratégias de redução das mesmas. A elaboração do inventário foi fundamentada nas directrizes do Greenhouse Gas Protocol, obedecendo aos princípios de relevância, integrabilidade, consistência, transparência e exactidão. A metodologia adoptada utiliza factores de emissão documentados para efectuar o cálculo das emissões de gases de efeito de estufa (GEE). Estes factores são rácios que relacionam as emissões de GEE com dados de actividade específicos para cada fonte de emissão. Como emissões directas (âmbito 1), foram quantificadas as emissões provenientes do uso de gás natural nas caldeiras, consumo de vapor e de água quente, e as emissões do veículo comercial da empresa. Como emissões indirectas de âmbito 2, incluem-se as resultantes da electricidade consumida. As emissões indirectas estimadas de âmbito 3 referem-se, no caso em estudo, ao transporte de resíduos, ao deslocamento de funcionários para a empresa e às viagens de negócio. Face ao tipo de emissões identificadas, criou-se uma ferramenta de cálculo que contém todos os valores de factores de emissão que podem ser utilizados em função das características específicas dos dados de actividade relativos às várias fontes emissoras da Empresa. Esta ferramenta permitirá, no futuro, aperfeiçoar o cálculo das emissões, a partir de uma melhor sistematização da informação disponível. Com este trabalho também foi possível identificar a necessidade de recolher e organizar alguma informação complementar à já existente. O ano base considerado foi 2011. Os resultados obtidos mostram que, neste ano, as actividades da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A serão responsáveis pela emissão de 2968,6 toneladas de CO2e (dióxido de carbono equivalente). De acordo com a Decisão 2007/589/CE da Comissão de 18 de Julho de 2007 conclui-se que a Monteiro, Ribas Embalagens e Flexíveis S.A. se enquadra na categoria de instalações com baixo níveis de emissões pois as suas emissões médias anuais são inferiores a 25000 toneladas de CO2e. Conclui-se que a percentagem maior das emissões estimadas (50,7 %) é proveniente do consumo de electricidade (emissões indirectas, âmbito 2), seguida pelo consumo de gás natural (emissões directas) que representa 39,4% das emissões. Relacionando os resultados obtidos com a produção total da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A, em 2011, obtém-se o valor de 0,65 kg de CO2e por cada quilograma de produto final. Algumas das fontes emissoras identificadas não foram incorporadas no inventário da empresa, nomeadamente o transporte das matérias-primas e dos produtos. Isto deve-se ao facto de não ter sido possível compilar a informação necessária, em tempo útil. Apesar de se tratar de emissões indirectas de âmbito 3, consideradas opcionais, recomenda-se que num próximo trabalho deste tipo, essas emissões possam vir a ser quantificadas. As principais incertezas associadas às estimativas de emissão dizem respeito aos dados de actividade uma vez que foi a primeira vez que a empresa realizou um inventário de gases de efeito de estufa. Há informações mais específicas sobre os dados de actividade que a empresa dispõe e que poderá, de futuro, sistematizar de uma forma mais adequada para a sua utilização com este fim.

O impacto energético e as emissões de CO2 dos veículos eléctricos em Portugal

Para a diminuição da dependência energética de Portugal face às importações de energia, a Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020) define uma aposta na produção de energia a partir de fontes renováveis, na promoção da eficiência energética tanto nos edifícios como nos transportes com vista a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. No campo da eficiência energética, o ENE 2020 pretende obter uma poupança energética de 9,8% face a valores de 2008, traduzindo-se em perto de 1800 milhões de tep já em 2015. Uma das medidas passa pela aposta na mobilidade eléctrica, onde se prevê que os veículos eléctricos possam contribuir significativamente para a redução do consumo de combustível e por conseguinte, para a redução das emissões de CO2 para a atmosfera. No entanto, esta redução está condicionada pelas fontes de energia utilizadas para o abastecimento das baterias. Neste estudo foram determinados os consumos de combustível e as emissões de CO2 de um veículo de combustão interna adimensional representativo do parque automóvel. É também estimada a previsão de crescimento do parque automóvel num cenário "Business-as-Usual", através dos métodos de previsão tecnológica para o horizonte 2010-2030, bem como cenários de penetração de veículos eléctricos para o mesmo período com base no método de Fisher- Pry. É ainda analisado o impacto que a introdução dos veículos eléctricos tem ao nível dos consumos de combustível, das emissões de dióxido de carbono e qual o impacto que tal medida terá na rede eléctrica, nomeadamente no diagrama de carga e no nível de emissões de CO2 do Sistema Electroprodutor Nacional. Por fim, é avaliado o impacto dos veículos eléctricos no diagrama de carga diário português, com base em vários perfis de carga das baterias. A introdução de veículos eléctricos em Portugal terá pouca expressão dado que, no melhor dos cenários haverão somente cerca de 85 mil unidades em circulação, no ano de 2030. Ao nível do consumo de combustíveis rodoviários, os veículos eléctricos poderão vir a reduzir o consumo de gasolina até 0,52% e até 0,27% no consumo de diesel, entre 2010 e 2030, contribuindo ligeiramente uma menor dependência energética externa. Ao nível do consumo eléctrico, o abastecimento das baterias dos veículos eléctricos representará até 0,5% do consumo eléctrico total, sendo que parte desse abastecimento será garantido através de centrais de ciclo combinado a gás natural. Apesar da maior utilização deste tipo de centrais térmicas para produção de energia, tanto para abastecimento das viaturas eléctricas, como para o consumo em geral, verifica-se que em 2030, o nível de emissões do sistema electroprodutor será cerca de 46% inferior aos níveis registados em 2010, prevendo-se que atinja as 0,163gCO2/kWh produzido pelo Sistema Electroprodutor Nacional devido à maior quota de produção das fontes de energia renovável, como o vento, a hídrica ou a solar.

O presente e o futuro da tecnologia IGCC na produção de energia

A geração de electricidade com recurso a carvão dispõe, na combinação de tecnologias de gasificação de carvão com turbinas a gás avançadas, de uma solução tecnológica bastante eficiente e flexível, constituindo o que se designa por uma Central de Ciclo Combinado com Gasificação Integrada (IGCC). As Centrais IGCC cumprem os requisitos ambientais com baixas emissões atmosféricas poluentes, para além de terem capacidade para integrar directamente tecnologia de Captura e Sequestro de CO2 (CCS). Para além da geração de electricidade, estas unidades podem ser optimizadas para a co-produção de combustíveis sintéticos, tais como o hidrogénio, gás natural sintético (SNG ou metano), outros produtos combustíveis sintéticos por via do processo Fischer-Tropsch, e ainda outros químicos, tais como amónia, ureia, enxofre elementar e ácido sulfúrico, resultando num aumento considerável do factor de utilização do conversor de energia primária. Finalmente, o dióxido de carbono pode ainda ser separado como subproduto de valor comercial, para ser utilizado, por exemplo, em aplicações de exploração incrementada de petróleo (EOR, Enhanced Oil Recovery). Descreve-se neste trabalho o estado do conhecimento actual relativamente a este tema, com base nas tecnologias existentes, a viabilidade técnica e económica, bem como os desafios futuros a vencer desta tecnologia como alternativa para a produção de energia com recurso a carvão, permitindo minimizar o impacte ambiental.

Rotação de culturas no sistema plantio direto em Tibagi (PR): II - Emissões de CO2 e N2O

A atividade agrícola pode alterar a quantidade e qualidade da matéria orgânica do solo (MOS), resultando em emissões de dióxido de carbono (CO2) e óxido nitroso (N2O) do solo para a atmosfera. O sistema plantio direto (SPD) com a utilização de leguminosas em sistemas de rotação é uma estratégia que deve ser considerada tanto para o aumento da quantidade de MOS como para seu efeito na redução das emissões dos gases de efeito estufa. Com o objetivo de determinar os fluxos de gases do efeito estufa (CO2 e N2O) do solo, um experimento foi instalado em Tibagi (PR), em um Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa. Os tratamentos, dispostos em faixas não casualizadas com parcelas subdivididas, foram: sistema plantio direto por 12 anos com sucessões milho/trigo e soja/trigo (PD12 M/T e PD12 S/T, respectivamente) e por 22 anos (PD22 M/T e PD22 S/T, respectivamente). As emissões de CO2 do solo foram aproximadamente 20 % mais elevadas no PD22 em relação ao PD12. As emissões de CO2 apresentaram correlação significativa (R² = 0,85; p < 0,05) com a temperatura do solo, com emissões médias 40 % menores, registradas nos meses com temperaturas mais baixas. As emissões mais elevadas de N2O foram observadas após a colheita das culturas de verão, sobretudo na sucessão milho/trigo, em relação à sucessão soja/trigo. As emissões de N2O foram aproximadamente 25 % maiores após aplicação do fertilizante nitrogenado na cultura do trigo nas duas sucessões e apresentaram correlação significativa (R² = 0,88; p < 0,01) com o grau de saturação de água no solo (Sr %).

Análise de propostas de sequestro mineral de carbono para usinas termoelétricas no Brasil

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Análise de ciclo avançado com seqüestro de carbono

The energy is considered one of the most important elements in the human´s life providing the survival as well as the well being. Nowadays, the technologies destined to generate power burn fossil fuels which pour gases (carbon dioxide among them) that contribute to the global warming phenomenon. Several research groups and universities have been studying different methods for generating power with low carbon dioxide emissions, including the possibility of burning zero-carbon fuels. In this text, it has been put attention to the Advanced Zero Emission Power Plants (AZEP) which separate the CO2 (from the gases involved in the power generation), compress it, dehydrate it and store it in appropriate reservoirs. The goal of this study was to find a possible solution to produce CO from CO2, activated by solar energy; the reaction between CO and steam generates a syngas comprised of H2 and CO2, which can be separated by chemical and/or physical processes. The text also contains a study concerning the compressed air energy storage power plant (CAES) and come up with its modification to C[CO2]ES. This power plant stores CO2 directing it to a reverse combustion process to produce CO which is headed to a syngas reactor to produce CO2 and H2. Hydrogen is separated and carried to the thermal cycle to generate power with low carbon emissions

Analise das emissões de CO2 e de energia - simulação com novas tecnologias siderúrgicas

The process of steel production emits a large quantity of greenhouse gases, specifically carbon dioxide (CO2), and the reduction of such emissions is one of the main challenges for the industry in the 21st. Century. To quantify these emissions, the Worldsteel Association (association of the 170 large steel manufacturers of the world) published a methodology (CO2 Emission Data Collection) for calculation and comparison of CO2 emissions among its members. After that, in 2010, this methodology became an ISO (International Organization for Standardization) norm. Today, the calculation of the CO2 emissions in steel making companies follow the ISO 14404-1 for units with blast furnaces and the ISO 14404-2 for units with electric furnaces. In the last years, new technologies were and continue to be developed for the steel making sector aiming at energetic improvements and greenhouse gas reductions (mainly CO2) by the several processes involved in the production of steel. This work had the objective of producing a tool to calculate the CO2 emissions for the steel making sector. An Excel spreadsheet was developed to calculate the emission intensities of CO2 of a steel plant, the Usina Presidente Vargas, of the Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). The spreadsheet furnishes results of CO2 emissions and energetic fluxes, and simulates the benefits that some of the new technologies can give to the company. The spreadsheet calculates the emissions in two ways: a) based on the carbon fluxes that enter the unit, and b) based on the emissions of each specific process within the unit (coking, sinterization, blast furnace, among others)

Emissões de poluentes em centrais hidrelétricas: aspectos técnicos, econômicos e ecológicos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG