Um conjunto de tecnologias, que deve ter seus primeiros resultados aplicados em quatro anos, tem como objetivo resolver um dos maiores problemas da exploração de óleo e gás no mundo hoje: a emissão de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) na atmosfera.

Resultado de uma patente depositada no ano passado, a inovação consiste em injetar o CO2 e o CH4 que sai dos poços durante a extração de petróleo em cavernas de sal, de forma a abater o gás carbônico da conta das emissões.

A primeira “caverna-piloto” pode estar pronta em 2022 e é resultado de pesquisas realizadas no Centro de Pesquisa para Inovação em Gás (RCGI), constituído pela FAPESP e pela Shell, com sede na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). O RCGI é um dos Centros de Pesquisa em Engenharia (CPE) financiados pela FAPESP em parceria com empresas.

“Esse é um conceito conhecido como carbon capture storage (CCS). Nesse caso, o CO2 fica estocado em grandes cavernas na própria camada de sal. Essa talvez seja uma das melhores formas de obter energia limpa de um combustível fóssil durante o processo de produção”, disse Julio Meneghini, professor da Poli-USP e coordenador do RCGI.

Meneghini foi um dos palestrantes do primeiro dia de reuniões da FAPESP Week London, que se realiza em Londres nos dias 11 e 12 de fevereiro de 2019.

O local da caverna que vai receber os primeiros testes ainda não está definido, mas deverá ser em alguma das áreas do pré-sal. Nessa primeira fase, ela deve ter metade do tamanho das cavernas que serão usadas quando a tecnologia estiver funcionando em sua capacidade total: 450 metros de altura por 150 metros de largura.

Segundo Meneghini, o Brasil será o primeiro lugar no mundo em que esse conceito vai ser aplicado, e o modelo poderá ser exportado para outros países. Além de estocar CO2, a caverna poderá estocar ainda metano e separar os dois gases por gravidade. Por ter uma densidade menor, o CH4, também chamado de gás natural, fica no volume superior na caverna e pode ser explorado posteriormente. O dióxido de carbono fica embaixo. O pesquisador prevê que até 2022 comecem pelo menos os primeiros testes ou se inicie a construção da caverna. No cenário mais otimista, será o ano do início da operação da caverna.

Captura de gás carbônico

“A novidade não é só a caverna, mas as várias inovações que orbitam em torno dela, como separadores supersônicos de gases, compressores projetados com otimização topológica, membranas de nanotubos de grafeno para a separação dos gases, entre outros”, disse o pesquisador.

Os novos compressores de CO2 são vitais para o funcionamento do projeto, já que as cavernas contam com condições extremas de pressão. Só de lâmina d’água, distância da superfície até o solo marinho, são de 2 mil a 3 mil metros de profundidade. Essas e outras variáveis deixam o gás no chamado estado supercrítico.

“Ele tem a densidade de um líquido e a viscosidade de um gás. Por isso, é necessário um projeto de compressor para essa condição específica. Criamos uma nova metodologia que consiste em otimizar o compressor exatamente para as condições do fluido supercrítico”, disse Meneghini à Agência FAPESP.

Outra tecnologia relacionada às cavernas de dióxido de carbono são os separadores de gás. Também devido às condições do pré-sal, estão sendo desenvolvidos os chamados separadores supersônicos com geometria variável para cada composição da mistura de CO2 com metano.

Além disso, estão sendo desenvolvidas membranas de nanotubos de grafeno, também para separação desses gases com a menor perda de energia possível.

A captura de gás carbônico pode ocorrer ainda na geração de etanol. “O gás capturado pode ser estocado ou aproveitado na indústria alimentícia, na produção de bebidas gaseificadas como refrigerantes. Com isso, pode-se chegar inclusive a valores negativos de emissões”, disse Meneghini. "Os experimentos ainda são realizados em pequena escala", acrescentou.

As tecnologias surgem num contexto em que há um aumento da demanda de energia per capita no mundo e a necessidade de mitigar emissões, por conta das mudanças climáticas globais.