En uppsättning tekniker som förväntas ha sina första resultat om fyra år är utformade för att lösa en av världens största olje- och gasutforskningsutmaningar idag:koldioxid (CO) ₂ ) och metan (CH ₄ ) utsläpp i atmosfären.

Innovationen, resultatet av ett patent deponerat 2018, består av att injicera CO ₂ och CH ₄ som kommer från brunnar under oljeutvinning i saltgrottor som ett sätt att minska mängden koldioxid i utsläppen.

Den första "pilotgrottan" kan vara klar till 2022 och är resultatet av studier utförda vid Research Centre for Gas Innovation (RCGI), etablerat av FAPESP och Shell, med huvudkontor vid Polytechnic School vid University of São Paulo (Poli-USP). RCGI är ett av Engineering Research Centers (ERC) som finansieras av São Paulo Research Foundation—FAPESP i samarbete med företag.

"Detta är ett koncept som kallas Carbon Capture Storage (CCS). I det här fallet, kompaniet ₂ lagras i stora grottor i själva saltskiktet. Detta är kanske ett av de bästa sätten att få ren energi från ett fossilt bränsle under produktionsprocessen, sa Julio Meneghini, professor vid Poli-USP och RCGI-koordinator.

Meneghini var en av talarna på den första dagen av sessioner som hölls under FAPESP Week London, äger rum i London 11-12 februari, 2019.

Platsen för grottan där de första testerna kommer att köras har ännu inte fastställts, men förväntas vara i ett av de områden som innehåller oljefält för salt. Under denna inledande fas, det kommer sannolikt att vara hälften så stort som de grottor som kommer att användas när tekniken arbetar med full kapacitet:450 meter på höjden och 150 meter i bredd.

Enligt Meneghini, Brasilien kommer att vara det första stället i världen att använda detta koncept, och modellen skulle kunna exporteras till andra länder. Förutom att lagra CO ₂ , grottan kan också lagra metan och separera de två gaserna med hjälp av tyngdkraften. Sedan CH ₄ , även kallad naturgas, har en lägre densitet, den kommer att förbli i den övre delen av grottan för eventuell senare användning. Koldioxiden kommer att finnas kvar i den nedre delen.

Forskaren räknar med att åtminstone de första grottestningstesterna kommer att äga rum år 2022. Det mest optimistiska scenariot ger att 2022 blir året då grottan startar sin verksamhet.

Kolgasavskiljning

"Det som är nytt är inte bara grottan, men de olika innovationer som följer med det, såsom supersoniska gasseparatorer, kompressorer designade för att optimera topologi, och grafennanorörsmembran som används för att separera gaserna, sa forskaren.

Den nya CO ₂ kompressorer är avgörande för projektets funktion, med tanke på de extrema tryckförhållandena som finns där. Från själva vattenlinjen, avståndet från ytan till havsbotten är 2, 000 till 3, 000 meter på djupet. Det och andra variabler lämnar gas i det som kallas det superkritiska tillståndet.

"Den har densiteten av en vätska och viskositeten av en gas. Därför, en kompressor som är designad för det specifika tillståndet är nödvändig. Vi har utvecklat en ny metod som består i att optimera kompressorn exakt till förhållandena för den superkritiska vätskan, " berättade Meneghini.

En annan teknik relaterad till koldioxidhålorna är gasseparatorerna. Även på grund av försaltningsförhållandena, så kallade supersoniska separatorer med variabel geometri utvecklas för varje sammansättning av blandningen av CO ₂ och metan.

Förutom det, grafennanorörsmembran utvecklas också för att separera gaserna med minsta möjliga energiförlust.

Kolgasavskiljning kan också ske under etanolgenerering. "Den infångade gasen kan lagras eller användas i livsmedelsindustrin, vid produktion av kolsyrade drycker som läsk. Genom att göra det här, negativa utsläppsvärden kan erhållas, sa Meneghini, som förklarade att experimenten fortfarande utförs i liten skala.

Teknikerna växer fram i ett sammanhang med ökande energiefterfrågan per capita i hela världen och behovet av att minska utsläppen i ljuset av globala klimatförändringar.