O que é captura e armazenamento de carbono (CCS)?

O processo de CCS envolve coletar o CO₂ resultante de operações industriais, usinas de energia e outras fontes e depois transportá-lo para um local de armazenamento, normalmente subterrâneo, onde é armazenado permanentemente. A CCS às vezes é chamada de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS), em referência ao fato de que o carbono capturado às vezes pode ser usado como um produto para facilitar outros processos industriais.

Reduzir a quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera é essencial para desacelerar a mudança climática. A transição para fontes de energia renováveis é uma parte vital para alcançar esse objetivo. Porém, os combustíveis fósseis continuarão fazendo parte da matriz energética global por algum tempo, devido à sua prevalência e aos desafios de mudar para opções mais sustentáveis. A CCS permite o uso mais limpo desses combustíveis fósseis, ao reduzir a quantidade de CO₂ que eles liberam.

As principais concentrações de emissões de CO₂ vêm de grandes fontes pontuais, como instalações industriais de grande porte, processamento de gás natural, refinarias e usinas de energia, que são candidatas ideais para projetos de CCS. Em 2022, 46 milhões de toneladas métricas (também chamadas toneladas) de dióxido de carbono foram capturadas e armazenadas globalmente; até 2030, prevê-se que tais projetos capturem e armazenem 254 milhões de toneladas métricas de dióxido de carbono por ano globalmente.¹ À medida que mais países e empresas buscam atingir emissões com neutralidade de carbono e investem em estratégias de energia limpa, cresce o interesse em projetos de CCS e tecnologia de captura de carbono.

A CCS é um processo de três etapas, que envolve a captura, o transporte e o armazenamento de dióxido de carbono (CO2).

Existem três tipos principais de captura de CO₂: pós-combustão, pré-combustão e combustão de oxi-combustível. Cada método tem suas vantagens e desafios. A escolha depende de fatores como o tipo de usina elétrica ou instalação industrial, as características específicas do combustível fóssil utilizado e considerações econômicas gerais.

• Pós-combustão: o tipo mais comum de captura de CO₂ é a pós-combustão, que captura CO₂ depois que os combustíveis fósseis são queimados e convertidos em eletricidade ou calor. O gás de combustão resultante é separado em um fluxo concentrado de CO₂ usando um solvente, depois comprimido e transportado para armazenamento. Esse método é frequentemente usado ao atualizar usinas de energia existentes.
• Pré-combustão: a pré-combustão envolve a remoção de CO₂ antes que o combustível fóssil seja queimado. O combustível fóssil é parcialmente oxidado antes da combustão, produzindo uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono. Em seguida, é adicionada água para converter o monóxido de carbono em CO₂, que pode ser capturado e armazenado. Esse método é mais eficiente do que a captura pós-combustão, mas requer uma configuração mais complexa e cara.
• Combustão de oxi-combustível: esse método envolve a queima de combustíveis fósseis em oxigênio puro em vez de ar para produzir um gás de combustão que é principalmente CO₂ e água. Depois que o vapor d'água é condensado, sobra CO₂ quase puro, que pode ser comprimido e transportado. Esse tipo de tecnologia de CCS ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento e ainda não está em uso em grande escala.

Depois que o CO₂ é capturado, ele é transportado para um local de armazenamento. Isso normalmente é feito usando gasodutos, por meio da mesma tecnologia usada para transportar gás natural e petróleo por longas distâncias. Navios ou caminhões também podem ser usados em distâncias mais curtas ou se o terreno for difícil.

O armazenamento de carbono, também conhecido como sequestro de carbono, envolve os meios permanentes e de longo prazo para armazenar CO₂ a fim de evitar sua liberação na atmosfera. Existem vários tipos de armazenamento de carbono:

• Armazenamento geológico: envolve a injeção de CO₂ fundo no subsolo em formações geológicas. Isso pode incluir campos de petróleo ou reservatórios de gás esgotados, camadas de carvão inacessíveis ou aquíferos salinos. As formações geológicas profundas são o método mais comum de armazenamento de carbono até agora.
• Armazenamento no oceano: esse método envolve a injeção de CO₂ diretamente no oceano em grandes profundidades. Lá, ele se dissolve ou forma compostos estáveis. No entanto, esse método levanta preocupações ambientais devido ao seu potencial impacto nos ecossistemas marinhos, e atualmente não é considerado uma opção viável.
• Carbonatação mineral: nesse processo, o CO₂ reage com certos tipos de formações rochosas porosas para formar minerais estáveis. Essas reações acontecem naturalmente ao longo de milhares de anos, mas podem ser aceleradas com processos industriais. Embora isso forneça uma solução permanente para o armazenamento de CO₂, atualmente é caro e consome muita energia.
• Sequestro biológico: envolve a captura e o armazenamento de CO₂ por meios naturais. Por exemplo, as plantas absorvem CO₂ enquanto crescem, armazenando o carbono em seus tecidos e no solo. As estratégias de base biológica incluem técnicas de reflorestamento e cultivo de carbono, que maximizam o armazenamento e minimizam as emissões.

O CO₂ capturado e armazenado pode ser deixado permanentemente ou usado em outros processos industriais. A maneira mais comum de usar o carbono armazenado é na recuperação aprimorada de petróleo (EOR). Com essa técnica, o CO₂ capturado é injetado em um campo de petróleo para aumentar a quantidade de petróleo bruto que pode ser extraído.

Os métodos típicos de extração de petróleo podem deixar uma grande quantidade de petróleo para trás; projetos de EOR tornam a extração mais eficiente. E como o CO₂ é deixado para trás, essa técnica também oferece o benefício de uma opção de armazenamento de longo prazo.

Embora haja benefícios, a EOR também facilita a continuidade do uso de combustíveis fósseis para geração de energia. Por esse motivo, ela é vista como parte de uma estratégia mais ampla de transição para fontes de energia renováveis e auxílio à redução de emissões, em vez de uma solução completa.

Os métodos de captura de carbono descritos anteriormente são normalmente usados para fontes pontuais grandes, como usinas de energia ou instalações industriais, e capturam as emissões de carbono recém-criadas antes de serem liberadas. Mas existem outras abordagens para a captura de carbono que podem ajudar a lidar com as emissões de carbono que já estão na atmosfera. Isso é conhecido como remoção de dióxido de carbono (CDR). Existem dois métodos comuns de CDR:

• A captura e o armazenamento de carbono em bioenergia (BECCS) é uma estratégia que usa a bioenergia como fonte de energia em vez de combustíveis fósseis. A biomassa absorve CO₂ da atmosfera durante seu crescimento; quando é queimada para gerar energia como biocombustível, as emissões de CO₂ são capturadas e armazenadas. Isso torna a BECCS uma tecnologia potencial de “emissões negativas”, pois poderia resultar em uma remoção líquida de CO₂ da atmosfera.
• A captura direta do ar e armazenamento de carbono (DACCS) concentra-se na captura de CO₂ diretamente do ar, em vez de uma fonte pontual, como uma usina de energia. As estratégias de captura direta do ar (DAC) também podem resultar em emissões negativas, pois trabalham para remover o CO₂ já presente na atmosfera.

O Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (IPCC) da ONU e a Agência Internacional de Energia (IEA) relataram que a CCS é uma parte fundamental de suas estratégias para alcançar as metas globais de neutralidade de carbono até 2050. Diferentes países e regiões estão abordando a CCS de suas próprias maneiras. Aqui estão alguns exemplos:

Os Estados Unidos têm cerca de 10 instalações de CCS em grande escala em operação, incluindo o projeto Petra Nova, no Texas. Como o maior projeto de captura de carbono pós-combustão do mundo, ele captura mais de 1 milhão de toneladas métricas de CO₂ por ano de uma usina a carvão e o usa para EOR em um campo de petróleo próximo. O governo fornece incentivos financeiros para a CCS por meio do crédito fiscal 45Q, que oferece um crédito fiscal para cada tonelada métrica de CO₂ capturada ou armazenada.

O Canadá abriga vários projetos significativos de CCS, incluindo o campo Weyburn-Midale, que está em operação desde 2000 e armazena cerca de 2 milhões de toneladas métricas de CO₂ por ano. O governo canadense apoia a CCS por meio do financiamento de pesquisa e desenvolvimento, bem como medidas regulatórias que incentivam seu uso em operações de areias betuminosas.

A Noruega é pioneira na CCS. O Campo de Sleipner, no Mar do Norte, captura e armazena CO₂ desde 1996, o que o torna um dos projetos de CCS mais antigos. O CO₂ é separado do gás natural extraído do campo e, depois, injetado em formações salinas subterrâneas. O governo do país fornece financiamento para esses projetos, vendo a CCS como uma ferramenta fundamental para alcançar seus objetivos climáticos.

Como a maior emissora de CO₂ do mundo, a China vê a CCS como parte essencial de sua estratégia para reduzir as emissões. Ela tem vários projetos piloto de CCS e está investindo pesadamente em pesquisa e desenvolvimento. No entanto, a implementação em larga escala da CCS na China ainda é limitada.

A União Europeia (UE) apoia a CAC por meio de seu Sistema de Comércio de Emissões, que pode tornar a CAC financeiramente atraente ao colocar um preço nas emissões de carbono. No entanto, o progresso da CCS tem sido lento na Europa, com apenas alguns projetos operacionais.

Apesar de seu potencial, a CCS enfrenta vários desafios. O custo de captura, transporte e armazenamento de CO₂ pode ser alto, e a tecnologia de captura de carbono ainda está em vários estágios de desenvolvimento. Embora se espere que os custos diminuam à medida que a tecnologia da CCS amadureça, eles continuam sendo uma barreira significativa para a implementação generalizada. A CCS também requer uma quantidade considerável de energia, o que pode aumentar as emissões gerais de uma usina elétrica ou instalação industrial se não for gerenciada adequadamente. Isso é conhecido como “penalidade energética” da CCS.

A expansão da CCS também é limitada pela geografia, pois nem todas as regiões têm locais adequados para o armazenamento de CO₂, e a viabilidade de estabelecer novos locais é limitada. Também existem preocupações sobre a estabilidade em longo prazo dos locais de armazenamento permanentes e o potencial de vazamento. Embora o risco seja considerado baixo, qualquer vazamento pode prejudicar a eficácia da CCS na redução de emissões e na mitigação da mudança climática. Porém, à medida que as tecnologias de energia evoluem e os projetos se tornam mais rentáveis, espera-se que a CCS seja um método importante para gerenciar as emissões de carbono dos principais produtores.