almacenamiento co2

Geotemas Nº 19- 4 -

almacenamiento de CO2

Resumen

El Protocolo de Kyoto contempla me-canismos de compensación para aquellos países que contribuyan a mitigar las emi-siones de dióxido de carbono (CO2) a la at-mósfera. Una opción viable es almacenar cantidades industriales de CO2 en las ro-cas del subsuelo, proceso conocido como CCS o simplemente secuestro de CO2. En virtud de sus características geológicas, Ar-gentina presenta un gran potencial para la implementación de dicha tecnología. La in-yección de CO2 en el subsuelo puede ser utilizada además para optimizar la extrac-ción de hidrocarburos extendiendo de esa manera, la vida de las reservas energéticas. Junto con su aporte a la mitigación del ca-lentamiento global, el almacenamiento de CO2 podría proveer al país de nuevas in-versiones, acceso a tecnologías limpias, y una posición más sólida dentro de la comu-nidad internacional. La implemenentacion de proyectos en forma unilateral podría constituir otra alternativa para el ingreso de divisas. El presente trabajo considera los puntos más relevantes del secuestro de CO2, describe aquellos proyectos de ma-yor importancia a nivel mundial, y analiza como Argentina podría posicionarse favo-rablemente en un mercado que ofrece un gran número de beneficios.

Palabras clave: Protocolo de Kyoto; Al-macenamiento de CO2; Beneficios; Argen-tina

Introducción

El Protocolo de Kyoto es un acuerdo firmado por aproximadamente 170 países en un esfuerzo por reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y gases de efecto invernadero (GHG) a la atmósfe-ra. Tras su ratificación final, ciertos paí-ses desarrollados incluidos en el Anexo I, como Canadá, Japón, y la Unión Eu-ropea, se comprometen a recortar sus emisiones para el periodo 2008 - 2012, en un promedio de 5.2 % por debajo de los niveles de CO2 registrados en 1990. En cambio, los países signatarios en vía de desarrollo, entre ellos Argentina, son incluidos en el Non-Anexo I. Si bien estos países están exentos de reducir la emisión de gases, quedan habilitados a participar en los denominados Mecanis-mos de Desarrollo Limpio o CDM (clean development mechanism). El CDM es un mecanismo bi- o multilateral, por el cual un país industrializado del Anexo I parti-cipa en proyectos de reducción de gases en alguna nación emergente del Non-Anexo, y como compensación, recibe los Certificados de Reducción de Emisiones o CERs (certified emission reductions), los cuales pueden ser utilizados para cum-plir con sus obligaciones en el marco del Protocolo. De esta forma, ambas partes se ven beneficiadas: el país desarrollado encuentra una alternativa para no recor-tar emisiones en su propio territorio (lo

Almacenamiento de Dióxido de Carbono en el Subsuelo: Acceso a Energía Limpia y

Desarrollo Económico1

Lic. Adrián H. GallardoAquaterra Pty Ltd- Suite 4, 125 Melville Parade -Como 6152- Western Australia

[email protected]

1. Traducido del original: “Storage of Carbon Dioxide Underground: A Gate to Clean Energy and Economical Development”



cual normalmente im-plica mayores costos), mientras que el país huésped del proyecto recibe nuevas inversio-nes y la instalación de tecnologías limpias y de ultima generación. Mejor aún, aquellos proyectos implemen-tados totalmente por el país en desarrollo proveerían a este no solo de tecnologías de avanzada, sino también de réditos econó-micos, ya que los CERs generados por el emprendimiento pueden ser acumulados como reservas, o simplemente vendidos en el mercado. Ante la creciente presión mundial por sistemas de tecnología “ver-de”, es razonable esperar un continuo crecimiento del mercado de CO2 en el mediano y largo plazo.

Se han propuesto varias estrategias para recortar las emisiones gaseosas. Aprove-chando sus condiciones geológicas fa-vorables, Argentina ofrece un excelente potencial para la implementación del se-cuestro de CO2 o CCS (CO2 Capture and Geological Storage). Se da por hecho que en los años venideros la inyección de CO2 en el subsuelo cumplirá un rol fundamen-tal en la mitigación de la contaminación atmosférica. Cabe mencionar que esta me-todología puede ser utilizada también para optimizar la extracción de hidrocarburos, prologando así la vida útil de las reservas energéticas.

El presente trabajo presenta una sinop-sis sobre el almacenamiento geológico de CO2, e identifica las oportunidades y beneficios que Argentina puede obtener a partir de su implementación.

¿Qué es el secuestro de CO2?

El CCS se relaciona con la captura, antes de que sea emitido a la atmósfera, del CO2 producido por las industrias en la

quema de combustibles fósiles. El gas cap-turado es luego almacenado en forma per-manente en formaciones geológicas a gran profundidad. Las plantas de generación de energía eléctrica, refinerías, las industrias del cemento, hierro y acero, y el sector petroquímico han sido identificados como las mayores fuentes de contaminación por CO2. Así, el secuestro de CO2 constituiría una opción atractiva para dichos sectores. En efecto, en la actualidad el volumen de CO2 que puede ser atrapado es de aproxi-madamente 80 - 90 %, lo cual representa un salto cualitativo hacia una producción limpia.

¿Donde se puede almacenar el CO2 capturado?

Los principales reservorios para em-plazar el gas captado por las industrias incluyen acuíferos salinos profundos, ca-pas de carbón con pocas probabilidades de explotación, y yacimientos de gas y petróleo (Fig. 1). Las formaciones salinas son rocas sedimentarias a gran profundi-dad, las cuales se encuentran saturadas por aguas no aptas para el consumo hu-mano o uso agrícola. Estas formaciones se encuentran ampliamente distribuidas alrededor del planeta, y aun cuando con-tarían con una gran capacidad de alma-cenaje, su geología es aun bastante in-cierta. Por otra parte, se ha observado que el carbón es capaz de absorber diferen-tes gases, entre ellos CO2, dando lugar al

Fig. 1: Opciones para el almacenamiento de CO2 (modificado de Cook, 1999)



mismo tiempo a la producción de meta-no. A pesar de ello, existen varios proble-mas que aun deben ser resueltos antes de que esta tecnología pueda ser empleada en forma rutinaria. En contraste con ellos, los reservorios de gas y petróleo constitui-rían los mejores sitios para el almacena-miento de CO2 ya que su geología es bien conocida, y es a la vez un hecho compro-bado que dichos sedimentos han mante-nido atrapados fluidos de hidrocarburos durante millones de años. De acuerdo al nivel de conocimientos que se posee en la actualidad, amplias regiones de la Ar-gentina han sido catalogadas como zonas de alto potencial para el almacenamiento de CO2 (Fig. 2). En especial, las cuencas de Las Magdalenas, San Jorge y Neuquén, han sido descriptas como sitios altamente promisorios para futuros emplazamientos (Haszeldine, 2006).

¿Como se almacena el CO2?

Un conocimiento básico de los principios que rigen el almacenamiento de CO2 es fundamental para evaluar las posibilidades de implemen-tación de proyectos comer-ciales.

Cabe mencionar que la inyección de CO2 en el sub-suelo no es una tecnología nueva sino que por el con-

trario, ha sido utiliza-da durante años con el fin de optimizar la producción de hidro-carburos, en un pro-ceso conocido como Recuperación Asisti-da de Petróleo (EOR) (Fig. 3).

El CO2 puede ser captado después, du-rante, o incluso an-tes de la quema del combustible fósil. Tras su captura, el gas

es comprimido y transportado a través de ductos hasta el sitio de almacenamiento, donde es inyectado por medio de pozos en las capas geológicas establecidas. Los yacimientos agotados de petróleo y gas son considerados los sitios mas apropia-dos para la inyección dado que estas for-maciones porosas han retenido fluidos an-teriormente. Por otra parte, la geología de dichos yacimientos ha sido generalmente estudiada en detalle, mientras que parte de la infraestructura existente podría ser utilizada, con la consiguiente reducción en los costos de operación.

Al ser inyectado a grandes profundi-dades, el CO2 queda sujeto a una mayor presión y temperatura. Aproximadamente a 800 m de profundidad, el gas sufre un cambio importante en sus propiedades,

Fig. 2: Rocas favorables para el almacenamiento de CO2 (basado en IEA GHG, 2007)

Fig. 3: Inyección de CO2 para recuperación asistida de petróleo (basado en IPCC, 2005)



alcanzando lo que se conoce como “es-tado supercrítico”. Bajo estas condiciones el CO2 adopta propiedades mixtas entre líquido y gas.

Los mecanismos de retención del CO2 normalmente son dependientes de las carac-terísticas físico-químicas de la roca huésped. En el entrampamiento estructural (structural trapping), el CO2 es retenido por un manto de rocas impermeables, como ser arcillas, que impiden el ascenso del fluido hacia la superficie. Otros mecanismos que promue-ven la inmovilización del CO2 a largo pla-zo incluyen la disolución del fluido en el agua intersticial (solubility trapping), y las reacciones químicas con los sedimentos cir-cundantes para dar lugar a la formación de carbonatos (mineral trapping). Este último es considerado el mecanismo más efectivo para el almacenamiento permanente del CO2 (Gunter et al. 1993).

¿Es seguro?

Existe un número importante de poten-ciales vías de escape que deben ser riguro-samente evaluadas para garantizar un al-macenamiento geológico de CO2 seguro. El escape de CO2 puede ser violento por desperfectos en los pozos o en la inyec-ción, o puede ocurrir de manera gradual a través de fallas, fracturas o algún otro mecanismo obviado durante los estudios preliminares del área. Asimismo, el CO2 disuelto tiende a movilizarse con el flujo de aguas regional, de ahí la necesidad de cuantificar las vías de migración y las carac-terísticas químicas del agua subterránea en el área. En los casos de escape de CO2 en cuencas continentales, el gas puede alcanzar los acuíferos en explo-tación, acidificando las aguas y poniendo así en peligro el suminis-tro de la región. Existe

además el riesgo de que ciertos contami-nantes retenidos en los suelos superficiales sean liberados por reacciones químicas in-ducidas por el CO2.

A pesar de lo expuesto, no caben dudas de que una gran cantidad de formaciones geológicas han alojado hidrocarburos du-rante varios millones de años, con lo cual es lógico suponer que si se inyecta CO2 en dichos estratos, el gas sería efectivamente retenido por un período de tiempo simi-lar. Puede agregarse también que muchos yacimientos de gas contienen cantidades apreciables de CO2, lo cual refuerza la hi-pótesis de que el CO2 inyectado puede ser almacenado en forma segura (Gale, 2004). Estudios en sistemas naturales y análogos artificiales muestran que aunque no puede descartarse totalmente, es altamente im-probable que un escape gradual de CO2 plantee una amenaza para los seres huma-nos (IPCC, 2005).

El diseño y puesta en marcha de proyec-tos de almacenamiento capaces de operar dentro de los estándares de seguridad es en la actualidad una realidad, y existe en relación a ello una gran cantidad de infor-mación para identificar e implementar es-trategias que minimicen los riesgos.

¿Qué se esta haciendo en el mundo?

Varios programas de almacenamiento de CO2 han sido propuestos o están ya en marcha en diferentes regiones del mundo (Fig. 4). Proyectos tales como Sleipner, en

Fig. 4: Sitios propuestos para el almacenamiento de CO2 (basado en IEA GHG, 2007)



el Mar del Norte, y Weyburn, en Canadá, permiten la observación directa y el moni-toreo del proceso de inyección. Sleipner se inicia en 1996 y constituye la primera aplicación comercial del CCS en un acuí-fero salino profundo. Hasta el momento se han inyectado aproximadamente 8 millo-nes de toneladas de CO2 en una formación arenosa de unos 200 m de espesor, aproxi-madamente 1000 m debajo del suelo ma-rino. Según Herzog (2001), la inversión demandó aproximadamente 80 millones de US$, la cual fue amortizada en aproxi-madamente 1.5 años, solamente a través de la exención tributaria sobre el arancel de emisiones que aplica el gobierno de Noruega.

Otro proyecto de gran trascendencia es Weyburn, Canadá, el cual fue lanzado en 1999 bajo el auspicio de los gobiernos de EEUU y Canadá, en conjunto con capitales privados. En Weyburn se aplica la técnica de recuperación asistida (EOR). La inyec-ción a presiones elevadas estimula la migra-ción del petróleo residual hacia los pozos de extracción, a la vez que el CO2 ocupa los intersticios dejados por este en el reservorio. El proyecto permitirá almacenar 23 MT CO2 (1 MT = 109 Kg.), extendiendo la vida útil del yacimiento por 25 años. En vista de los desafíos que impone la creciente demanda de energía, no caben dudas de que el alma-cenamiento de CO2 en combinación con la recuperación asistida de petróleo es una alternativa viable para promover una mayor extracción de hidrocarburos e incrementar así las reservas del país.

Otro emprendimiento de gran consi-deración es In Salah, Argelia, el primer programa de almacenaje de CO2 en gran escala en yacimientos gasiferos. Desde el 2004 se han inyectado aproximadamente 1 MT CO2 por año, calculándose que el almacenamiento total durante la vida del proyecto será de 17 MT CO2.

Además de los proyectos menciona-dos, existen varios planes piloto, ya sea en evaluación o desarrollo, en EEUU, Europa, Australia, China y Japón. En la

actualidad, Japón contaría con uno de los programas de mayor envergadura mun-dial sobre secuestro de CO2. Un cálculo conservador indica que solamente duran-te los años 90, el gobierno japonés dedi-có más de US$ 50 millones anuales a la investigación del CCS, sin contar los sala-rios de los investigadores (Herzog, 2001). El primer ensayo de secuestro de CO2 en Japón ha sido llevado a cabo en los ya-cimientos de Teikoku Oil Ltd en Minami Nagaoka, unos 270 Km. al oeste de Tokio. A su vez, ya está en marcha un programa nacional a 5 años denominado “Under-ground Storage of Carbon Dioxide” con el fin de seleccionar sitios preferenciales para el almacenamiento comercial de CO2 en el futuro (Li et al. 2005). El pro-grama de Japón no se limita solamente a emprendimientos locales sino que por el contrario, pone un gran énfasis en la compra de certificados de emisión (CERs) derivados de proyectos de cooperación. Por su proximidad geográfica e influencia económica, una gran parte de los recur-sos económicos son volcados a los paí-ses del sudeste asiático, donde un gran número de profesionales de las mayores corporaciones privadas y organismos gu-bernamentales japoneses evalúan la facti-bilidad del secuestro de CO2 en las cuen-cas de la región. Es razonable suponer sin embargo, que los inversores son indife-rentes a la ubicación del proyecto, pero concentran su atención en los costos y las condiciones políticas del país receptor. De ahí que la situación de Argentina para atraer emprendimientos relacionados al almacenamiento de CO2 puede catalo-garse como altamente promisoria.

Oportunidades para Argentina

En el marco del Protocolo de Kyoto, los mecanismos de desarrollo limpio (CDM) permiten a los países emergentes partici-par en la reducción de emisiones gaseo-sas a la atmósfera. El secuestro de CO2 es una opción altamente atractiva como



fuente de inversiones, desarrollo de infra-estructura, y acceso a tecnologías de pro-ducción mas limpias. La idea de devolver el CO2 al lugar del que proviene cuenta con un alto nivel de aprobación social, dado que constituye un compromiso de los sectores industriales para proteger el medio ambiente. Por otra parte, las divi-sas derivadas de la venta de certificados de emisión otorgan beneficios económi-cos no solo al sector privado, sino tam-bién al gobierno (y por ende la sociedad en su conjunto), quien como dueño del subsuelo queda habilitado a participar de las ganancias a través de regalías. Las cuencas sedimentarias del país podrían constituir sitios propicios para inyectar volúmenes significativos de gas con lo cual, queda claro que Argentina debe ex-plorar la oportunidad de participar en el almacenamiento comercial de CO2.

El secuestro de CO2 esta íntimamente relacionado con la extracción de petró-leo, adquiriendo así una relevancia espe-cial para dicho sector. No obstante, dicha tecnología puede ser utilizada con éxito para limitar las emisiones gaseosas en un gran número de industrias. La reduc-ción de gases tiene un valor económico concreto, de manera que la captura y al-macenamiento de CO2 pueden ser vistos como una inversión que provee no solo de beneficios ambientales sino también de réditos económicos. Como valor agre-gado, la inyección de CO2 combinada con la recuperación asistida permite un uso más eficiente de las reservas de hi-drocarburos.

Uno de los mayores desafíos en la im-plementación del CCS es lograr el finan-ciamiento correspondiente. Los CDM se basan en acuerdos internacionales por lo tanto, el desarrollo de proyectos de se-cuestro de CO2 requiere indefectiblemen-te de apoyo gubernamental para acceder a fuentes de financiamiento, certificación, transferencia de tecnología, y el intercam-bio de los CERs emitidos. Cabe tener en cuenta también, que el secuestro de CO2

puede ser desarrollado en forma unilateral a fin de obtener una ganancia neta por la venta de los CERs a países comprendidos en el Anexo I del Protocolo de Kyoto.

Consideraciones Finales

La reducción de emisiones gaseosas por medio del secuestro de CO2 contribuye a la mitigación del calentamiento global, pro-porciona crecimiento económico, y facilita el desarrollo tecnológico del país. En virtud de ello, dicha tecnología merece atención no solo por parte de las autoridades guber-namentales sino de la población en general. Hoy en día, el almacenamiento de CO2 en el subsuelo es una realidad. El número de cuencas sedimentarias distribuidas a través del territorio, le da a Argentina un gran po-tencial para implementar este tipo de pro-yectos. Además de los beneficios descriptos, la creación de un plan nacional sobre captu-ra y almacenamiento de CO2 proveería tam-bién de réditos políticos al país, ya que sería considerado por la comunidad internacional como una contribución concreta a la lucha contra la contaminación atmosférica y el ca-lentamiento global, aun cuando Argentina no tiene obligaciones formales.

El secuestro de CO2 debe ser conside-rado una inversión, y en ese contexto, los esfuerzos se deberían centrar en locali-zar sitios donde la inyección sea factible. Aprovechando los recursos tecnológicos y una mayor experiencia en la materia, es-tos estudios podrían ser llevados a cabo en cooperación con organizaciones de los países industrializados. En el caso de Ja-pón por ejemplo, a pesar de que ya se han identificado diversos sitios potencialmente favorables para el emplazamiento de CO2, existe aun una necesidad real de encontrar nuevas localizaciones tanto para estudios piloto como con fines comerciales. El se-cuestro de CO2 puede ser una nueva vía de acceso al desarrollo. Tal cual lo dicho por el escritor Publilius Syrus en el Siglo 1 AC, “el hierro debe ser moldeado mientras está incandescente”.



Referencias

- Cook, PJ. 1990. Sustainability and nonrenewable resources. Environmental Geosciences 6 (4), 185-190.

- Gale, J. 2004. Geological Storage of CO2: What do we know, where are the gaps and what more needs to be done?. Energy 29, 1329-1338.

- Gunter, WD., Perkins, EH., McCann, TJ. 1993. Aquifer disposal of CO2-rich ga-ses: reaction design for added capacity. Energy Conversion and Management 34, 941-948.

- Haszeldine, RT. 2006. Deep Geologi-cal CO2 Storage: Principles Reviewed, and Prospecting for Bio-Energy Disposal Sites. Mit. Adapt. Strategies for Global Change 11, 377-401.

- Herzog, HJ. 2001. What Future for Carbon Capture and Sequestration? Env. Sci. Tech. 35 (7), 148-153A.

- IEA Greenhouse Gas R&D Program-me (IEA GHG). 2007. Storing CO2 Under-ground. Public summary report. Available at http://www.ieagreen.org.uk/publications.html

- IPCC. 2005. IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. Pre-pared by Working Group III of the Inter-governmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, HC. De Cornick, M. Loos, and LA. Meyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and NY, USA, 422 pp.

- Li, X., Ohsumi, T., Koide, H., Akimoto, K., Kotsubo, H. 2005. Near-future perspec-tive of CO2 aquifer storage in Japan: Site selection and capacity. Energy 30, 2360-2369.

Apéndice I: Algunos Web sites de inte-rés relacionados con el cambio climático y secuestro de CO2

- United Nations Framework Convention on Climate Change UNFCCC - unfccc.int- (RITE) CO2 storage projects in Japan - www.rite.or.jp

- CO2NET (European Network on CO2 Capture & Storage) - http://www.co2net.com- Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF) - www.cslforum.org- US EPA Climate Change Home: http://www.epa.gov/climatechange/index.html

Adrián Gallardo es egresado en Cien-cias Geológicas de la Universidad de Buenos Aires. Participó en la exploración y desarrollo de depósitos metalíferos, y en la evaluación de impacto ambien-tal para proyectos en Argentina y países limítrofes. Invitado por el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnologia del Japón, obtuvo una Maes-tría en Ciencias Ambientales y un Doc-torado en Ciencias Geo-ambientales en la Universidad de Tsukuba. Tras trabajar en problemas de contaminación de aguas subterráneas en áreas agrícolas, colabora con el Servicio Geológico de Japón en la modelizacion de la interfase agua dulce - agua salada en relación con el depósito de residuos nucleares en zonas costeras. Con más de una docena de trabajos pu-blicados, ha dictado cursos en Japón y China sobre simulación de flujo y conta-minantes en aguas subterráneas. Se des-empeñó como consultor científico para organizaciones privadas y públicas de Ja-pón, colaborando entre otros estudios, en la hidrogeología y análisis de riesgo vin-culados al almacenamiento de dióxido de carbono en acuíferos profundos.

almacenamiento co2

Documents