Secuestro, Captura y Almacenamiento de CO2de CO2 · 2011-07-06 · Otros (ej. triptano, DME etc )DME, etc.) Químicos FUENTE: BP, 2005. Vision 21Vision 21 Proyecto del Departamento

SecuestroSecuestro, Captura y

Almacenamiento de CO2de CO2

Rodolfo LACYseptiembre, 2007

CAMBIOS GLOBALES

El hombre es capaz de cambiar la atmósfera …

a nivel global… a nivel global

… a nivel regional

a nivel local

g

… a nivel local“Hoyo” de Ozono

NASA

Dispersión de contaminantes del Valle de MéxicoNCAR Proyecto MILAGRO

Zona Metropolitanade la Ciudad de México

CAMBIOS GLOBALES

Los cambios a nivel local son de corto plazoy los globales son de largo plazo …

Promedio anualde las concentraciones horarias de

bióxido de azufre SO2

003

0.04

0.05

0.06

ón (p

pm)

Z M V M

Z M G

Z M M

Z M V T

C d . J u á r e z

T iju a n a

0.00

0.01

0.02

0.03

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4

conc

entr

ació M e x ic a li

C d . Pu e b la

50 años

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

50 años

150 añosde efecto

14 años

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 El oceáno es el único reservorio

t l d CO l Pl tla década de los 90 s natural de CO2 en el Planeta

FUENTE: NOAA, 2004

Cerca de la mitad del bióxido de carbono removido de la t ó f d l l t latmósfera del planeta en los

últimos 200 años puede ser encontrado en el 10% superior d l á El á h

Las tasas de calcificación en el oceáno pueden reducirse entre 25

Las tasas de calcificación en el oceáno pueden reducirse entre 25del oceáno. El oceáno ha

removido 48% del CO2 que hemos liberado por la quema

oceáno pueden reducirse entre 25 y 40% si las concentraciones de

CO2 llegan a 700 u 800 ppm en la atmósfera

oceáno pueden reducirse entre 25 y 40% si las concentraciones de

CO2 llegan a 700 u 800 ppm en la atmósferade combustibles fósiles y la

fabricación de cemento.

atmósferaatmósfera

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

i id t l i d t i lcoincidente con la era industrial

FUENTE: IPCC, WG1 AR4, 2007

CAMBIO CLIMATICO

CRECIMIENTO y CAMBIO CLIMATICO

PIB ppp

CO2

ENERGIAPRIMARIA

PIB/hab

POBLACION

EP/PIBCO2/PIB

CO2/EP


CAMBIO CLIMATICO

Las variaciones causadas por el

t laumento en las concentraciones de bióxido de carbono varían regionalmente gpero en promedio son de:

+0.6 oC de temperatura+20 cm en el nivel del mar-1.5 millones de km2 de1.5 millones de km de cobertura de nieve entre marzo y abril en el hemisferio norte


OBJETIVO DELPROTOCOLO DE KYOTO

Garantizar que NO se duplique la

PROTOCOLO DE KYOTO

Garantizar que NO se duplique la concentración de CO2 en la atmósfera para los próximos 150 años

500

600

Ajuste delPROTOCOLO de KYOTO

TENDENCIAL

2 veces los niveles del siglo XIX

400ESTABILIZACION

a los niveles del 2000ppm

CO

2

300 niveles del siglo XIX

2000 2050 2100 2150

Fuente: MIT, CO2 Atmospheric Concentration Growth Model, 2004

METAS OBLIGATORIASPROTOCOLO DE KYOTOANEXO B

PAIS REDUCCION*PAIS REDUCCION*(en el período 2008/2012)

EUA 7%EUA -7%Canadá -6%Japón -6%Europa -8%

+/- 5 mil millones detoneladas de CO2eEuropa -8%

Rusia 0Australia +8%

* Tomando como base el año 1990

Q ié á bl¿Quiénes serán responsables en el futuro inmediato de la emisión

de CO2 con la aplicación del 2Protocolo de Kyoto?

DOE/IEA/IPCC

CAMBIO CLIMATICO … escenarios IPCC

Al

Gtoe

Población Mundialbillones

Alto

MedioMA

RIA

6,595,485,763 habal16 mayo del 2007

BajoENER

GIA

PR

IM

Bajo(Ecológicamentecontrolado)

EMA

ND

A D

E E

12 Gtoe2006

D

Gtoe = Mil millones de tonelada equivalente de petróleo (1toe=11.63MWh)

CAMBIO CLIMATICO … escenarios IPCC

año

GtC

O2-

eq/a

G

2030 2100FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007

OPCIONES …

POTENCIAL DE MITIGACION ECONOMICA(estudios bottom-up)

Costo Social*:85 USdlls/ton CO2

*Informe STERN

En México:IGCC+CCS

Cogeneración*BAJA

penetraciónALTA

penetración

Cogeneración*-80 USdlls/ton CO2

*Refinerías de PEMEX


OPCIONES

REDUCCIONES NECESARIAS PARA ESTABILIZARLAS TEMPERATURAS GLOBALES

2.8–3.2º C

>-60%

Escenario III, con un cambio en el 2050 de -30 a +5%en las emisiones de GEI con respecto al 2000FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007

PROYECCIONES

Emisiones de CO2/PJ yemisiones de CO2 per cápita por la quema de

combustibles fósilescombustibles fósiles

FUENTE: CMM, 2006

GASES EFECTO INVERNADERO, 2002643 2 Mton CO643.2 Mton CO2equivalente

INE, 2006

OPCIONES PARA REDUCIRLA 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

Aplicar medidas que sean de bajo costo y altamenteefectivas (ej. eliminar fugas de gas natural)

Eliminar subsidios a la energíaA t l ió l i d t iAumentar la co-generación en la industriaImpulsar Edificios VerdesLlevar a cabo medidas extravagantes (ej. aumentar la

emisión de partículas pintar de blanco techos yemisión de partículas, pintar de blanco techos ycarreteras, etc.)

OPCIONES …

Curva de costo-beneficio incrementalcartera de penetración intermedia

Costos

Ahorros

OPCIONES PARA REDUCIRLA EMISION DE GASES EFECTO INVERNADERO

HACER UN ESFUERZO SUSTANTIVOA li i t l C b• Aplicar impuestos al Carbono

• Crear mercados de Carbono (Cap and Trade)• Secuestrar Carbono (ej. Reforestación, Aforestación o CCS*)• Utilizar Fuentes Renovables de Energía de manera intensiva• Utilizar Fuentes Renovables de Energía de manera intensiva• Cambiar combustibles (ej. combustóleo/carbón por gas natural o nuclear)• Reordenar el crecimiento urbano, el transporte yel crecimiento poblacionalel 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 METASde Acción Climáticade Acción Climática

ESCENARIOS PARA EL SECTOR ENERGÍA*Estrategia Nacional de Acción ClimáticaEstrategia Nacional de Acción Climática

-100 Mton CO2equiv100 Mton CO2equiv

FUENTE: CMM, 2006 *El sector energía representa el 32% del INGEI

POTENCIAL DE REDUCCIÓN DEGASES EFECTO INVERNADEROGASES EFECTO INVERNADERO

vale

nte

± 500 MtCO2e-25%

n C

O2e

quiv

627.

4 M

to6

INE, 2006

7 años

POTENCIAL DE MITIGACIÓNen el sector eléctricoen el sector eléctrico …

16CAMBIO DE COMBUSTIBLE y CAMBIO DE COMBUSTIBLE y EFICIENCIA ENERGÉTICAEFICIENCIA ENERGÉTICAEFICIENCIA ENERGÉTICAEFICIENCIA ENERGÉTICACAPTURA y ALMACENAMIENTOCAPTURA y ALMACENAMIENTOGEOLÓGICO de CARBONOGEOLÓGICO de CARBONO

10CARBON, GAS y PETROLEO

GtC

O2e

q/año

G

CONSIDERACIONES:

0

RENOVABLESRENOVABLES

NUCLEARNUCLEAR

• Substitución de plantasexistentes que operancon combustibles fósiles

• No se incluyecogeneración ni al sector


2004 2010 2020 20300 cogeneración ni al sector

industrial

¿CÓMO SE PUEDE SECUESTRAR EL CO2?

IPCC

EL BIOXIDO DE CARBONO

OO==CC==OO

1g C = 3.664g CO2

LíquidoSólido

FluídoSupercrítico

Punto CríticoSIÓ

N (

Bar

)

74 Bar

Gas

Punto Crítico

Punto Triple

PRES

303 K

TEMPERATURA (K)

CAPTURA INDUCIDA EN EL OCEANO

DENSIDAD DEL CO2vs

PROFUNDIDAD DEL MAR

Una planta de carbón que genere electricidad durante di ñ ddiez años puede crear un lago delgado de bióxido de carbono en elde carbono en el fondo del mar con una superficie de 66 hectáreashectáreas

OPCIONES DE ALMACENAMIENTOOCEÁNICO DE COOCEÁNICO DE CO2

FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono

CARBONATACION MINERAL DE CO2

Escoria y cenizasde acero inoxidable


CAPTURA Y ALMACENAMIENTO GEOLÓGICO DE COGEOLÓGICO DE CO2

El IPCC y el MIT han concluido que el uso deconcluido que el uso de combustibles fósiles “no es sustentable en el largo plazo a menos quelargo plazo, a menos que exista una amplia aplicación de las tecnologías que g qactualmente se están desarrollando de captura y almacenamiento geológico del bióxido de carbono.”

Panel Intergubernamentalde Expertos en Cambio ClimáticoTercer Reporte de Mitigación 2007Tercer Reporte de Mitigación, 2007

Instituto Tecnológico de MassachusettsThe 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 OIL or GAS

CAPTUREon-site

CAPTUREon-site

OIL or GAS

CAPTUREon-site

CAPTUREon-site

ciclo de vida de los combustibles fósiles y permite ganar tiempo

TRANSPORTTRANSPORTOIL or GASRECOVERYOIL or GASRECOVERY

INJECTIONINJECTIONCO2 pipeline

IndustrialPlant

TRANSPORTTRANSPORTOIL or GASRECOVERYOIL or GASRECOVERY

INJECTIONINJECTIONCO2 pipeline

IndustrialPlant

mientras se aplican de manera masiva otras

fuentes de energía STORAGESTORAGE

CO2Oil or

Natural gas

STORAGESTORAGE

CO2Oil or

Natural gas

fuentes de energía libres de CO2

STORAGESTORAGESTORAGESTORAGE

R. LACY

OPCIONES DE CAPTURA DE CO2


Future-Gen*Planta piloto de pgeneración eléctrica y producción de hidrógeno concebidahidrógeno concebida bajo el concepto de “Cero Emisiones”

Capacidad de diseño: 275 MWCombustible: CarbónTi d li ió 10 ñ i i i d l 2003Tiempo de realización: 10 años, inicio en enero del 2003Inversión: >1 billón de dólaresProcesos principales: Syn-gas, Captura y Almacenamiento

geológico o marino de CO2

* Alianza industrial en asociación con el gobierno de los Estados Unidos, que incluye a: American Electric Power, Southern CompanyConsol Energy, Inc., Kennecott Energy Company, Peabody Energy, BHP Billiton, Foundation Coal Corp., China Huaneng Group

g g 2

Las opciones entre distintas

Di lLíquidos

pfuentes de energía…

GAS NATURAL Fischer-Tropsch

Diesel

Lubricantes

Gasolina+

CARBÓN

Syngas

CO

Lubricantes

Acido Acético

Metanol

BIOMASA

CO+ H2

Hidrógeno

Alcoholes l d (Ej

PETRÓLEOEXTRA PESADO

mezclados (Ej. etanol, propano)

Otros (ej. triptano, DME etc )DME, etc.)

QuímicosFUENTE: BP, 2005

Vision 21Vision 21Proyecto del Departamento de Energía de los Estados Unidos con inversión inicial >13 millones de dólares en investigación aplicada, que es:

Multi-combustibleCarbón Gas Natural BiomasaCarbón, Gas Natural, Biomasa,

Multi-productoElectricidad, combustibles y químicos

EficienciasCarbón >60% HHV Gas >75% Combined Heat & Power: 75 80% thermal

Metas:

Combined Heat & Power: 75-80% thermalEmisiones y Residuos

Al aire: Cero CO2: Cero (con captura y secuestro)

CostosElectricidad a precios de mercado

OPCIONES DE CAPTURA YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2

CARBONBIOMASA

GAS PARACONSUMO DOMESTICO

CO2TERMOELÉCTRICAS

CEMENTERAS

REFINERIASPETROQUIMICAS

GAS

PETROLEOSEPARACIÓNDE CO2

H2

CAPTURA DE CO2

CARBONATACIONMINERAL

ALMACENAMIENTOGEOLOGICO

USOSINDUSTRIALES

ALMACENAMIENTOOCEANICO

ALMACENAMIENTOGEOLOGICO



Weyburn, y ,Canadá


Sólo hay unaSólo hay una experiencia a nivel mundial de inyección de CO2 en alta marmar

Sleipner. Statoil Noruega


Opciones de Almacenamiento Geológicode CO2

1. Yacimientos agotados de petróleo y gas2. Utilización de CO2 para la recuperación mejorada de

Petróleo y Gas

CO2 InyectadoCO Almacenadopetróleo y gas

3. Formaciones salinas profundas – a) marítimas b) terrestres4. Utilización de CO2 para la recuperación mejorada de

metano en minas de carbón

CO2 Almacenado


PRINCIPALES FUENTES EMISORASdel sector energía…del sector energía

Áreas dePRINCIPALES

Áreas deExplotaciónde PEMEX

CUENCASSEDIMENTARIAS

REFINERÍAS

PETROQUÍMICAS

TERMOELÉCTRICAS combustóleo

CARBOELÉCTRICAS

ESCENARIOS FUTUROS DE CCSEN EL GOLFO DE MEXICOEN EL GOLFO DE MEXICO

CS = CO2 Storage

CSEOR = CO2 Storage andEnhance Oil

PowerPlant

CS = CO2 Storage


PowerPlant

CS = CO2 Storage


PowerPlant

CS = CO2 Storage


PowerPlant

… considerando proyectos de recuperación secundaria

Enhance OilRecovery

IGCC

CS

= CO2 Capture

= Depleted/depleting wells= Hypothetical pipelines

CO2

Enhance OilRecovery

IGCC

CS

= CO2 Capture


CO2

Enhance OilRecovery

IGCC

CS

= CO2 Capture


CO2

Enhance OilRecovery

IGCC

CS

= CO2 Capture


CO2

secundaria (EOR) y aceptación de la tecnología CCS

Gulf of MexicoGulf of Mexico

Plant


Plant


Plant


Plant

en el Mecanismo de Desarrollo Limpio

Petrochemicalcomplex

CS+EOR


CS+EOR


CS+EOR


CS+EOR

LimpioCantarellCantarellCantarellCantarell

FUENTE: Lacy R., 2005. Geologic Carbon Dioxide Sequestration for the Mexican Oil Industry: An Action Plan. MIT.

ESCENARIOS FUTUROS DE CCSEN LA ZONA FRONTERIZA NORTE

USAUSACS

AmmoniaplantPower

plantUSAUSACS

AmmoniaplantPower

plantUSAUSACS

AmmoniaplantPower

plantUSAUSACS

AmmoniaplantPower

plant

EN LA ZONA FRONTERIZA NORTE

RIO B

CS

RIO B

CS

RIO B

CS

RIO B

CS

… considerando un mercado de bonos de carbono para O BRAVO

CS

NGCCplant

CSCH4

O BRAVO

CS

NGCCplant

CSCH4

O BRAVO

CS

NGCCplant

CSCH4

O BRAVO

CS

NGCCplant

CSCH4

carbono para Norteamérica y una legislación en EUA que

CSEGR


IGCC

CS

CO2

CSEGR


IGCC

CS

CO2

CSEGR


IGCC

CS

CO2

CSEGR


IGCC

CS

CO2

establezca objetivos de reducción en la industria de la

MEXICOMEXICO

Burgos BasinBlock 1 CS = CO2 Storage

CSEGR = CO2 Storage andEnhance GasRecovery

Plant

CS= CO2 Capture= Depleted wellsMEXICOMEXICO



Plant




Plant




Plant

CS= CO2 Capture= Depleted wells

industria de la energía

MEXICO = 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 YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2

CALCULADOS AL 2002

Todas las cifras son representativas de los costos para nuevas instalaciones a gran escala, donde los


p p g ,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.

ESCALA DE COSTOS TOTALES PARA NUEVAS CENTRALES ELÉCTRICAS

IGCCNGCC


RUTAS DE FUGAS Y TÉCNICAS DE CONTROL PARA EL CO2 INYECTADO EN FORMACIONES SALINAS2


COMPARACION ENTRE SECUESTROBIOLOGICO Y CAGCBIOLOGICO Y CAGC


COMPARACION ENTRE SECUESTROBIOLOGICO Y CAGCBIOLOGICO Y CAGC

La reforestación y aforestación presentan

problemas de administración y manejo de recursos renovables

que aumentan su vulnerabilidad no

versus

vulnerabilidad, no obstante tienen co-

beneficios ecológicos importantesimportantes


¡GRACIAS [email protected]

¡www.centromariomolina.org

Documents

Secuestro, Captura y Almacenamiento de CO2de CO2 · 2011-07-06 · Otros (ej. triptano, DME etc )DME, etc.) Químicos FUENTE: BP, 2005. Vision 21Vision 21 Proyecto del Departamento