Secuestro Secuestro, Captura y Almacenamiento de CO2

Secuestro Secuestro, Captura y Almacenamiento de CO2

Secuestro
Secuestro,
Captura y
Almacenamiento
de CO2
Rodolfo LACY
septiembre, 2007
CAMBIOS GLOBALES
El hombre es capaz de cambiar la atmósfera …
… a nivel global
… a nivel regional
g
… a nivel local
“Hoyo” de Ozono
NASA
Dispersión de contaminantes del Valle de México
NCAR Proyecto MILAGRO
Zona Metropolitana
de la Ciudad de México
CAMBIOS GLOBALES
Los cambios a nivel local son de corto plazo
y los globales son de largo plazo …
Promedio anual
de las concentraciones horarias de
bióxido de azufre SO2
0.06
Z MG
Z MM
Z MV T
0.04
C d . Ju á re z
T iju a n a
003
0.03
M e x ic a li
C d . P u e b la
0.02
0.01
2004
4
2002
2
2003
3
2000
0
2001
1
1998
8
1999
9
1996
6
1997
7
1994
4
1995
5
1992
2
1993
3
1990
0
1991
1
0.00
1989
9
concentració
ón (ppm)
Z MV M
0.05
50 años
14 años
150 años
de efecto
CAMBIO CLIMATICO
100 años
>1,000 años de efecto
CARBONO
Concentraciones de bióxido
de carbono en el oceáno en
la década de los 90’s
90 s
FUENTE: NOAA, 2004
El oceáno es el único reservorio
natural
t
l de
d CO2 en ell Planeta
Pl
t
Cerca de la mitad del bióxido
de carbono removido de la
atmósfera
t ó f
del
d l planeta
l
t en los
l
últimos 200 años puede ser
encontrado en el 10% superior
d l oceáno.
del
á
El oceáno
á h
ha
removido 48% del CO2 que
hemos liberado por la quema
de combustibles fósiles y la
fabricación de cemento.
Las tasas de calcificación en el
oceáno pueden reducirse entre 25
y 40% si las concentraciones de
CO2 llegan a 700 u 800 ppm en la
atmósfera
Si el oceáno no hubiera removido 118 billones de toneladas de
carbono de origen antropogénico entre 1800 y 1994, los niveles
de CO2 en la atmósfera serían 55 ppm superiores a la
concentración actual observada.
Christopher Sabine NOAA
CAMBIO CLIMATICO
Los registros paleoclimáticos y modernos de las
concentraciones de CO2, CH4 y N2O indican un incremento
coincidente
i id t con la
l era industrial
i d ti l
FUENTE: IPCC, WG1 AR4, 2007
CAMBIO CLIMATICO
CRECIMIENTO y CAMBIO CLIMATICO
PIB ppp
ENERGIA
PRIMARIA
CO2
PIB/hab
POBLACION
CO2/EP
EP/PIB
CO2/PIB
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
CAMBIO CLIMATICO
Las variaciones
causadas por el
aumento
t en llas
concentraciones de
bióxido de carbono
varían regionalmente
g
pero en promedio son
de:
+0.6 oC de temperatura
+20 cm en el nivel del mar
-1.5
1.5 millones de km2 de
cobertura de nieve entre
marzo y abril en el
hemisferio norte
FUENTE: IPCC, WG1 AR4, 2007
OBJETIVO DEL
PROTOCOLO DE KYOTO
Garantizar que NO se duplique la
concentración de CO2 en la atmósfera
para los próximos 150 años
600
2 veces los niveles del siglo XIX
TENDENCIAL
ppm CO2
500
400
Ajuste del
PROTOCOLO de KYOTO
ESTABILIZACION
a los niveles del 2000
300
2000
niveles del siglo XIX
2050
Fuente: MIT, CO2 Atmospheric Concentration Growth Model, 2004
2100
2150
METAS OBLIGATORIAS
PROTOCOLO DE KYOTO
ANEXO B
PAIS
REDUCCION*
(en el período 2008/2012)
EUA
Canadá
Japón
Europa
Rusia
Australia
* Tomando como base el año 1990
-7%
7%
-6%
-6%
-8%
0
+8%
+/- 5 mil millones de
toneladas de CO2e
¿Quiénes
Q ié
serán
á responsables
bl en
el futuro inmediato de la emisión
de CO2 con la aplicación del
Protocolo de Kyoto?
DOE/IEA/IPCC
CAMBIO CLIMATICO … escenarios IPCC
DEMANDA DE E
ENERGIA PRIM
MARIA
Gtoe
Población Mundial
billones
6,595,485,763 hab
al16 mayo del 2007
Al
Alto
Medio
Bajo
(Ecológicamente
controlado)
12 Gtoe
2006
Gtoe = Mil millones de tonelada equivalente de petróleo (1toe=11.63MWh)
GtCO2-eq/a
G
año
CAMBIO CLIMATICO … escenarios IPCC
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
2030
2100
OPCIONES …
POTENCIAL DE MITIGACION ECONOMICA
(estudios bottom-up)
Costo Social*:
85 USdlls/ton CO
2
*Informe STERN
En México:
BAJA
penetración
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
ALTA
penetración
IGCC+CCS
Cogeneración*
-80 USdlls/ton CO2
*Refinerías de PEMEX
OPCIONES
REDUCCIONES NECESARIAS PARA ESTABILIZAR
LAS TEMPERATURAS GLOBALES
2.8–3.2º C
>-60%
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
Escenario III, con un cambio en el 2050 de -30 a +5%
en las emisiones de GEI con respecto al 2000
PROYECCIONES
Emisiones de CO2/PJ y
emisiones de CO2 per cápita por la quema de
combustibles fósiles
FUENTE: CMM, 2006
GASES EFECTO INVERNADERO, 2002
643 2 Mton CO2equivalente
643.2
INE, 2006
OPCIONES PARA REDUCIR
LA EMISION DE GASES EFECTO INVERNADERO
NO HACER NADA
HACER SOLO LO MAS FACIL
• Prohibir las emisiones de CFC (Protocolo de Montreal)
• Hacer estudios e investigaciones (IPCC)
• Aumentar la eficiencia energética
9 Aplicar medidas que sean de bajo costo y altamente
efectivas (ej. eliminar fugas de gas natural)
9 Eliminar subsidios a la energía
9 Aumentar
A
t lla co-generación
ió en lla iindustria
d ti
9 Impulsar Edificios Verdes
9 Llevar a cabo medidas extravagantes (ej. aumentar la
emisión de partículas
partículas, pintar de blanco techos y
carreteras, etc.)
OPCIONES …
Curva de costo-beneficio incremental
cartera de penetración intermedia
Costos
Ahorros
OPCIONES PARA REDUCIR
LA EMISION DE GASES EFECTO INVERNADERO
HACER UN ESFUERZO SUSTANTIVO
• Aplicar
A li
iimpuestos
t all C
Carbono
b
• Crear mercados de Carbono (Cap and Trade)
• Secuestrar Carbono (ej. Reforestación, Aforestación o CCS*)
• Utilizar Fuentes Renovables de Energía de manera intensiva
• Cambiar combustibles (ej. combustóleo/carbón por gas natural o nuclear)
• Reordenar el crecimiento urbano, el transporte y
el crecimiento poblacional
• Aumentar mediante acciones de ingeniería la eficiencia
energética de máquinas (ej. autos, aires acondicionados, etc.)
ADAPTARNOS A LOS EFECTOS PREVISIBLES
• Construir diques protectores de ciudades
• Bajar la densidad poblacional en costas e islas
• Proteger recursos genéticos en ecotonos
* Captura y Amacenamiento geológico de CO2
POSIBLES METAS
de Acción Climática
ESCENARIOS PARA EL SECTOR ENERGÍA*
Estrategia Nacional de Acción Climática
-100
100 Mton CO2equiv
FUENTE: CMM, 2006
*El sector energía representa el 32% del INGEI
627.4 Mton CO2equivvalente
6
POTENCIAL DE REDUCCIÓN DE
GASES EFECTO INVERNADERO
-25%
± 500 MtCO2e
7 años
INE, 2006
POTENCIAL DE MITIGACIÓN
en el sector eléctrico …
16
CAMBIO DE COMBUSTIBLE y
EFICIENCIA ENERGÉTICA
GtCO2eq/año
G
CAPTURA y ALMACENAMIENTO
GEOLÓGICO de CARBONO
10
CARBON, GAS y PETROLEO
RENOVABLES
NUCLEAR
0
2004
2010
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
2020
2030
CONSIDERACIONES:
• Substitución de plantas
existentes que operan
con combustibles fósiles
• No se incluye
cogeneración ni al sector
industrial
¿CÓMO SE PUEDE SECUESTRAR EL CO2?
IPCC
EL BIOXIDO DE CARBONO
O=C=O
PRES
SIÓN (Bar)
1g C = 3.664g CO2
Sólido
Líquido
Fluído
Supercrítico
74 Bar
Punto Crítico
Punto Triple
Gas
303 K
TEMPERATURA (K)
CAPTURA INDUCIDA EN EL OCEANO
DENSIDAD DEL CO2
vs
PROFUNDIDAD DEL MAR
Una planta de
carbón que genere
electricidad durante
di años
diez
ñ puede
d
crear un lago
delgado de bióxido
de carbono en el
fondo del mar con
una superficie de 66
hectáreas
OPCIONES DE ALMACENAMIENTO
OCEÁNICO DE CO2
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
CARBONATACION MINERAL DE CO2
Escoria y cenizas
de acero inoxidable
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
CAPTURA Y ALMACENAMIENTO
GEOLÓGICO DE CO2
El IPCC y el MIT han
concluido que el uso de
combustibles fósiles “no
es sustentable en el
largo plazo
plazo, a menos que
exista una amplia
aplicación de las
tecnologías
g
que
q
actualmente se están
desarrollando de captura
y almacenamiento
geológico del bióxido de
carbono.”
Panel Intergubernamental
de Expertos en Cambio Climático
Tercer Reporte de Mitigación,
Mitigación 2007
Instituto Tecnológico de Massachusetts
The Future of Coal. Options for a carbon-constrained world. An
interdisciplinary MIT study. 2007
Ilustración: IPCC. Carbon Dioxide Capture and Storage. 2005
SOLUCIONES INDUSTRIALES
Una de las soluciones más prometedoras encontradas para la
industria del petróleo y la industria eléctrica es la captura y el
almacenamiento (o secuestro) de bióxido de carbono en
formaciones geológicas controladas
Esta opción cierra el
ciclo de vida de los
combustibles fósiles y
permite ganar tiempo
mientras se aplican de
manera masiva otras
fuentes de energía
libres de CO2
CAPTURE
CAPTURE
on-site
on-site
OILor
orGAS
GAS
OIL
RECOVERY
RECOVERY
TRANSPORT
TRANSPORT
Industrial
Plant
CO2 pipeline
INJECTION
INJECTION
Oil or
Natural gas
CO2
STORAGE
STORAGE
R. LACY
OPCIONES DE CAPTURA DE CO2
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
Future-Gen*
Planta p
piloto de
generación eléctrica y
producción de
hidrógeno concebida
bajo el concepto de
“Cero Emisiones”
Capacidad de diseño: 275 MW
Combustible: Carbón
Ti
Tiempo
de
d realización:
li
ió 10 años,
ñ
iinicio
i i en enero d
dell 2003
Inversión: >1 billón de dólares
Procesos principales: Syn-gas, Captura y Almacenamiento
geológico
g
g
o marino de CO2
* Alianza industrial en asociación con el gobierno de los Estados Unidos, que incluye a: American Electric Power, Southern Company
Consol Energy, Inc., Kennecott Energy Company, Peabody Energy, BHP Billiton, Foundation Coal Corp., China Huaneng Group
Las opciones
p
entre distintas
fuentes de energía…
Líquidos
Di
Diesel
l
FischerTropsch
GAS NATURAL
Gasolina
Lubricantes
Syngas
Acido Acético
CARBÓN
BIOMASA
+
Metanol
CO
+
H2
Hidrógeno
Alcoholes
mezclados
l d (Ej
(Ej.
etanol, propano)
PETRÓLEO
EXTRA PESADO
Otros (ej. triptano,
DME etc
DME,
etc.))
Químicos
FUENTE: BP, 2005
Vision 21
Proyecto del Departamento de Energía
de los Estados Unidos con inversión
inicial >13 millones de dólares en
investigación aplicada, que es:
Multi-combustible
Carbón Gas Natural
Carbón,
Natural, Biomasa
Biomasa,
Multi-producto
Electricidad, combustibles y químicos
Metas: Eficiencias
Carbón >60% HHV
Gas >75%
Combined Heat & Power: 75
75-80%
80% thermal
Emisiones y Residuos
Al aire: Cero
CO2: Cero (con captura y secuestro)
Costos
Electricidad a precios de mercado
OPCIONES DE CAPTURA Y
ALMACENAMIENTO DE CO2
GAS PARA
CONSUMO DOMESTICO
CARBON
BIOMASA
CEMENTERAS
GAS
SEPARACIÓN
DE CO2
PETROLEO
CO2
TERMOELÉCTRICAS
CAPTURA DE CO2
CARBONATACION
MINERAL
ALMACENAMIENTO
GEOLOGICO
USOS
INDUSTRIALES
ALMACENAMIENTO
GEOLOGICO
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
ALMACENAMIENTO
OCEANICO
REFINERIAS
PETROQUIMICAS
H2
OPCIONES DE CAPTURA Y
ALMACENAMIENTO DE CO2
Weyburn,
y
,
Canadá
OPCIONES DE CAPTURA Y
ALMACENAMIENTO DE CO2
Sólo hay una
experiencia a
nivel mundial
de inyección
de CO2 en alta
mar
Sleipner. Statoil Noruega
OPCIONES DE CAPTURA Y
ALMACENAMIENTO DE CO2
Opciones de Almacenamiento Geológico
de CO2
1. Yacimientos agotados de petróleo y gas
2. Utilización de CO2 para la recuperación mejorada de
petróleo y gas
3. Formaciones salinas profundas – a) marítimas b) terrestres
4. Utilización de CO2 para la recuperación mejorada de
metano en minas de carbón
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
Petróleo y Gas
CO2 Inyectado
CO2 Almacenado
PRINCIPALES FUENTES EMISORAS
…del
del sector energía
PRINCIPALES
CUENCAS
SEDIMENTARIAS
PETROQUÍMICAS
REFINERÍAS
TERMOELÉCTRICAS combustóleo
CARBOELÉCTRICAS
Áreas de
Explotación
de PEMEX
ESCENARIOS FUTUROS DE CCS
EN EL GOLFO DE MEXICO
CS = CO2 Storage
Power
Plant
… considerando
proyectos de
recuperación
secundaria
(EOR) y
aceptación de la
tecnología CCS
en el
Mecanismo de
Desarrollo
Limpio
CS
CO2
CSEOR = CO2 Storage and
Enhance Oil
Recovery
= CO2 Capture
= Depleted/depleting wells
= Hypothetical pipelines
IGCC
Plant
Gulfof
ofMexico
Mexico
Gulf
CS+EOR
Petrochemical
complex
Cantarell
FUENTE: Lacy R., 2005. Geologic Carbon Dioxide Sequestration for the Mexican Oil Industry: An Action Plan. MIT.
ESCENARIOS FUTUROS DE CCS
EN LA ZONA FRONTERIZA NORTE
USA
USA
Power
plant
Ammonia
plant
CS
… considerando
un mercado de
bonos de
carbono para
Norteamérica y
una legislación
en EUA que
establezca
objetivos de
reducción en la
industria de la
energía
RIO
OB
NGCC
plant
RA
VO
CH4
CSEGR
CS
CS
CS
GulfofofMexico
Mexico
Gulf
IGCC
Plant
CO2
Block 1
Burgos Basin
MEXICO
MEXICO
CS
CS = CO2 Storage
CSEGR = CO2 Storage and
Enhance Gas
Recovery
= CO2 Capture
= Depleted wells
= Hypothetical pipelines
FUENTE: Lacy R., 2005. Geologic Carbon Dioxide Sequestration for the Mexican Oil Industry: An Action Plan. MIT.
COSTOS DE LA CAPTURA Y
ALMACENAMIENTO DE CO2
CALCULADOS AL 2002
Todas las cifras son representativas
p
de los costos p
para nuevas instalaciones a g
gran escala,, donde los
precios del gas natural asumidos oscilan entre 2,8 y 4,4 dólares de los EE.UU. por GJ y los precios del
carbón, entre 1 y 1,5 dólares de los EE.UU. por GJ.
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
ESCALA DE COSTOS TOTALES PARA NUEVAS
CENTRALES ELÉCTRICAS
NGCC
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
IGCC
RUTAS DE FUGAS Y TÉCNICAS DE CONTROL PARA EL
CO2 INYECTADO EN FORMACIONES SALINAS
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
COMPARACION ENTRE SECUESTRO
BIOLOGICO Y CAGC
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
COMPARACION ENTRE SECUESTRO
BIOLOGICO Y CAGC
versus
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
La reforestación y
aforestación presentan
problemas de
administración y manejo
de recursos renovables
que aumentan su
vulnerabilidad no
vulnerabilidad,
obstante tienen cobeneficios ecológicos
importantes
¡¡GRACIAS !
[email protected]
www.centromariomolina.org