Almacenamiento geológico de CO2 Una alternativa …catedramln.unizar.es/files/cursos/2010-2011/almacenamiento_co2/... · Mapa de Isobatas del Jurásico s.l. 30 Áreas y estructuras

Vicente GabaldónInstituto Geológico y Minero de España

[email protected]

Almacenamiento geológico de CO2Una alternativa para la mitigación del

cambio climático

Áreas y estructuras favorables para el almacenamiento geológico de CO2 en España

Zaragoza, 25 de marzo de 2010

2Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010

El Calentamiento global

Reducción de Emisiones de CO2

Menor Calentamiento Global

Mitigación del Cambio Climático

Emisiones de CO2 Calentamiento Global Cambio Climático


Cambio Climático: Visión geológica vs. Visión antropocéntrica



Fuente: Mann et al. (1999)

Variación reciente de la temperaturaEl Calentamiento global



la concentración de CO2 en la atmósfera ha alcanzado una cifra récord (387 ppm). Esto significa un crecimiento de casi el 40 por ciento desde la revolución industrial y la cifra más alta de los últimos 650.000 años.


IPCC, IV Informe de Evaluación:“El calentamiento global es inequívoco y se atribuye a la acción del hombre con una probabilidad superior al 90%”.

Informe Stern, sobre la Economía del Cambio Climático (Oct-2006):“Nuestras acciones en las décadas inmediatamente venideras pueden implicar el riesgo de una disrupción de la actividad económica y social durante el resto de este siglo y el siguiente, de una escala parecida a la de las grandes guerras”.“Cualquier acción de mitigación es más barata que no hacer nada”

“Se necesita una inversión equivalente al 1% del PIB mundial para mitigar los efectos del cambio climático. De no hacerse dicha inversión el mundo se expondría a una recesión que podría alcanzar el 20% del PIB global”.

Cambio Climático: efectos económicos


Directiva 2009/31/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al almacenamiento geológico

de dióxido de carbono …Diario Oficial de la Unión Europea, 5 de Junio 2009

[…] se podrían almacenar 7 millones de toneladas de CO2 de aquí a 2020, y hasta 160 millones de toneladas de aquía 2030, […] las emisiones de CO2 que se eviten en 2030podrían representar aproximadamente el 15 % de las reducciones exigidas en la Unión.

Contexto político


Requerimientos técnicos de la Directiva Europea

Análisis de datos geológicos y geofísicos suficientes para establecer un modelo 3D del complejo de almacenamiento de CO2, y de las zonas adyacentes.Caracterización del comportamiento dinámico del almacenamiento, basado en modelos 4D que incluyan simulaciones de inyección de CO2 a diversos intervalos de tiempo. Caracterización y evaluación de riesgos de fuga de CO2 del complejo de almacenamiento, teniendo especialmente en cuenta la afección a la salud humana y al medio ambiente.

Contexto político


ESTRATEGIA ESPAÑOLA DE CAMBIO CLIMÁTICO Y ENERGÍA LIMPIA

HORIZONTE 2007-2012-2020

Áreas de Actuación:- Cooperación institucional- Mecanismos de flexibilidad- Cooperación internacional y Coop. con países en desarrollo- Comercio de emisiones- Sumideros- Captura y Almacenamiento Geológico de CO2- Sectores difusos- Adaptación- Información y sensibilización- Investigación, desarrollo e innovación- Medidas horizontales

Contexto político


Plan de acción para Captura y Almacenamiento de CO2

- Determinar el potencial de esta tecnología en España- Desarrollar la I+D+i necesaria tanto para la captura como para

el almacenamiento de CO2, en colaboración con los centros de investigación nacionales y con las empresas del sector

- Evaluar la aplicación de esta tecnología como opción de mitigación dentro del conjunto nacional de medidas

- Cuantificar la cantidad de CO2 disponible para su captura y almacenamiento en las instalaciones españolas

- Desarrollar un marco jurídico de referencia

ESTRATEGIA ESPAÑOLA DE CAMBIO CLIMÁTICO Y ENERGÍA LIMPIAHORIZONTE 2007-2012-2020

Contexto político


Elementos de la tecnología CAC

Captura(Tecnología)

Transporte(Infraestructuras)

Almacenamiento(Geología y Tecnología)

Tecnología CAC


1. Reservorios de petróleo y gas agotados2. Uso del CO2 de para la recuperación de

petróleo3. Acuíferos salinos profundos4. Capas de carbón profundas no explotables5. Uso del CO2 para la recuperación de metano6. Otras opciones de almacenamiento de CO2

Petróleo y gasInyección de CO2 CO2 almacenado

Alternativas para el almacenamiento geológico de CO2

Almacenamiento Geológico de CO2


- 1 tonelada de CO2 en superficie (0º C y 1 bar), ocupa 509 m3

- 1 tonelada de CO2 en estado supercrítico (35º C y 80 bares), ocupa 1,4 m3

- 1 tonelada de CO2 en el subsuelo (a profundidad >800 m) ocuparía aproximadamente 18 m3 de roca almacén, considerando una porosidad del 20% y desplazando un 40% del agua contenida

Capacidad de almacenamiento geológico de CO2



Para el cálculo de la capacidad de almacenamiento se utiliza lasiguiente ecuación:

MCO2 = A . h . Φ . ρco2 . Seffdonde:MCO2: Capacidad de almacenamiento de CO2 (t)A: Área del acuífero regional o de la estructura (m2)h: Espesor neto de la formación almacén (m)Φ: Porosidad media del almacén (%)ρco2: Densidad del CO2 en condiciones del almacén (t/m3)Seff: Factor de eficiencia almacenamiento (estimado o conocido)

La densidad de CO2 varía con la profundidad y es función de la presión y de la temperatura.El factor de eficiencia de almacenamiento refleja la cantidad de volumen de poros que pueden ser saturados con CO2 en la formación.



Objetivo: Confinamiento permanente de CO2 en el subsuelo, en condiciones seguras para las personas, las instalaciones y el medio ambiente, con el fin de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera.


Requisito: Existencia en el subsuelo de pares de formaciones geológicas Almacén/Sello, superpuestas, con espesor y extensión suficiente, y en condiciones estructurales, que garanticen la estanqueidad del almacenamiento.


Tiempo (años)

Adsorción

Mineralización

Disolución CO2

Inyección CO2

Difusión del CO2 enEl almacenamiento

Almacenamiento geológico de CO2Procesos/tiempo



Emisiones de CO2. Inventario de Instalaciones industriales

• 227 instalaciones • 186 Mt de CO2 en 2007• 42% del total de emisiones





Objetivos generales:

- Selección de 40-60 áreas con estructuras geológicas capaces de almacenar, en condiciones de seguridad para las personas y el medio ambiente, un volumen de CO2 suficiente como para reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono de origen antropogénico.

- Caracterización geológica en 3D de las áreas seleccionadas. Estimación de su capacidad de almacenamiento de CO2 y priorización/jerarquización de las mismas.

Selección de áreas y estructuras geológicas


Catálogo de estructuras Geológicas. Capacidad de almacenamiento

CD PE

IT

BT

Selección de áreas y estructuras geológicas


- Análisis e interpretación de la información geocientífica existente: geológica, geofísica, líneas sísmicas y registros de sondeos profundos. Caracterización petrofísica de las formaciones almacén y sello.

- Realización de mapas de isobatas, de isopacas, cortes geológicos. Integración de la información en modelos 3D

- Elaboración de modelos de funcionamiento hidrogeológico profundo para determinar el contexto hidrodinámico de las grandes unidades litoestratigráficas.

- Realización de sondeos cortos con recuperación de testigo continuo. Estudios de porosidad y permeabilidad in situ y en laboratorio. Ensayos de inyección de CO2 en cámara hiperbárica.

Selección de áreas y estructuras geológicas. Tareas


Selección de áreas y estructuras geológicas. Tareas

- Identificación, delimitación y caracterización geológica e hidrogeológica de áreas y estructuras favorables para el almacenamiento geológico de CO2.

- Modelización geológica 3D geométrica y matemática de las estructuras seleccionadas, bases de datos.

- Panel de expertos para la identificación y valoración de criterios, parámetros y rangos de favorabilidad para el almacenamiento geológico de CO2.

- Aplicación del método Delphi para el consenso de valores de favorabilidad y fiabilidad.

- Aplicación de criterios y jerarquización-priorización de las estructuras seleccionadas


Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional


Mapa de isobatasSuperficie límite paleozoico – cobertera



Superficie límite paleozoico – coberteraModelo digital




Superficie Techo Facies KeuperModelo digital



Mapa de Isobatas de Triásico



Superficie base Facies UtrillasModelo digital



Mapa de Isobatas del Jurásico s.l.



Superficie Terciario - InfrayacenteModelo digital



Mapa de isobatas del Cretácico



Modelos digitales de superficies de referencia regionales



Cortes geológicos regionales georreferenciados en 3D



Perfiles sísmicos. Sondeos





Mapas piezométricos



Calidad de las aguas subterráneas



Figuras de protección ambiental



Modelo de funcionamiento hidrogeológico profundo


Modelo de funcionamiento hidrogeológico profundo


Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.

Caracterización geométrica de estructuras favorables



Caracterización geométrica de estructuras favorables en 3D





ISOBATAS TECHO

Espesor aprox. de la unidad: 50 m







Caracterización petrofísica de estructuras favorables en 3D






ObjetivosDefinir y aplicar criterios, parámetros y rangos de carácter geológico, hidrogeológico, ambiental, socio-económico, etc., que permitan priorizar-jerarquizar las áreas y estructuras seleccionadas como potenciales almacenamientos geológicos de CO2

Tareas- Identificación y evaluación de Criterios de favorabilidad

y de Fiabilidad. Aplicación del método Delphi.- Aplicación de criterios de favorabilidad a estructuras

geológicas seleccionadas

Panel de expertos


Panel de expertos

Criterios Científico-Técnicos

• Calidad de la formación almacén (FA)• Calidad de la formación sello (FS)• Tipo estructura• Capacidad almacenamiento• Hidrogeología profunda• Recursos hidrogeológicos potencialmente afectados• Recursos mineros potencialmente afectados• Comportamiento dinámico almacén


Criterios ambientales y socio-económicos

• Preservación Eficiencia fuentes emisoras• Eficiencia proceso CAC (otros)• Bienestar población territorio y medio ambiente• Impacto económico• Aceptación social

Criterios de fiabilidad de la información

• Tipología de información. Métodos y técnicas científicas• Fiabilidad tipología información• Fiabilidad datos origen• Valoración experta de la credibilidad de los datos

Panel de expertos


+ -

+

FAVORABILIDAD ELEVADA A PARTIR DE INFORMACIÓN

FIABLE

Emplazamiento a considerar especialmente

BAJA FAVORABILIDAD A PARTIR DE INFORMACIÓN

FIABLE

Probable emplazamiento a descartar

-

FAVORABILIDAD ELEVADA A PARTIR DE INFORMACIÓN

POCO FIABLE

Las buenas expectativas sugieren invertir en mayor

conocimiento

BAJA FAVORABILIDAD A PARTIR DE INFORMACIÓN

POCO FIABLE

Probable ampliación de estudios aún a riesgo de resultados desfavorables

FIABI

LIDAD

FAVORABILIDAD

Panel de expertos

Documents

Almacenamiento geológico de CO2 Una alternativa …catedramln.unizar.es/files/cursos/2010-2011/almacenamiento_co2/... · Mapa de Isobatas del Jurásico s.l. 30 Áreas y estructuras