La captura y almacenamiento de carbono contribuyen para enfrentar el cambio climático
El cambio climático es uno de los temas más importantes dentro de la mayoría de las agendas gubernamentales. Anteriormente, en la COP26, se pidió a los países presentar objetivos ambiciosos de reducción para 2030 que se ajustaran a cumplir la meta de cero emisiones para mediados de siglo (COP del Reino Unido)1. Los gobiernos han acordado mantener el calentamiento global muy por debajo de 2 C y esforzarse para mantenerlo en 1,5 C. La industria energética desempeñará un papel importante para ayudar a alcanzar estos objetivos a través de la descarbonización y la transición energética.
La Captura y Almacenamiento de Carbono (CAC) es una forma de reducir las emisiones de carbono de los procesos industriales que, de otro modo, liberarían a la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2), un gas de efecto invernadero.
Los tres pasos para la CAC son:
- Captura – el CO2 es separado de otros gases producidos por procesos industriales
- Transporte – se transporta, con frecuencia por ductos, carretera o barcos, hasta un lugar de almacenamiento
- Almacenamiento – el CO2 se inyecta en formaciones rocosas a alta profundidad para su almacenamiento permanente
Los ductos desempeñarán un papel importante en el futuro de la CAC. Ya sea utilizando tuberías existentes o si se construyen redes especiales, es fundamental que también se detecten las fugas en los ductos de CO2. En este artículo hablaremos de ello:
- Los promotores de la captura de carbono y la brecha en la infraestructura
- Por qué es importante la detección de fugas para CAC
- Los tipos de sistemas de detección de fugas que se puede utilizar en los ductos de dióxido de carbono
- A futuro, qué se espera de la CAC
Promotores de la captura de carbono y la brecha en infraestructura
La CAC se está convirtiendo en una importante herramienta para que el sector energético mundial contribuya a mitigar el cambio climático y trabaje para alcanzar los objetivos establecidos en la COP26. En 2021 se produjo un aumento en el número de proyectos de CAC en desarrollo, con una capacidad de 111 Mtpa, esto supone un incremento del 48% respecto a 2020 (The Global CCS Institute)3. Este aumento en proyectos estará directamente relacionado con el número de ductos necesarios para transportar el CO2.
El CO2 capturado por la CAC sólo puede almacenarse en lugares que cumplan una serie de características y normas geológicas específicas. Por ello, los ductos vendrán a ser una parte inevitable e importante para un proyecto eficiente de CAC; ya que, en algunos casos, el CO2 tendrá que transportarse por largas distancias hasta su almacenamiento.
La economía del hidrógeno es otro gran impulsor de la CAC, ya que las compañías energéticas desean almacenar el CO2 generado por el hidrógeno azul, el medio más barato para producir hidrógeno limpio. La CAC va de la mano de la economía del hidrógeno, clave para la transición energética, ya que es una parte trascendental del proceso para alcanzar cero emisiones netas.
Figura 1: Producción de hidrógeno utilizando CAC
A pesar del aumento en el número de proyectos en desarrollo para la CAC, existe un déficit en la cantidad de infraestructuras necesarias para cumplir los objetivos fijados para 2050. Por ejemplo, la red de ductos de CO2 de Norteamérica tendrá que pasar de los 8.000 km actuales, a 43.000 km.
El material para los ductos de CAC también requiere de especial cuidado. El CO2 es corrosivo si se contamina con solo con una pequeña cantidad de agua, la reacción forma ácido carbónico. Esto significa que los ductos utilizados para transportar el CO2 deben ser fabricados y mantenidos a un nivel superior. También significa que es crucial monitorizar la pureza del CO2.
Todos estos factores promueven la necesidad de contar con sistemas de detección de fugas (LDS) para garantizar la seguridad de los ductos de dióxido de carbono.
Por qué es importante la detección de fugas para CAC
La seguridad es una gran preocupación para los ductos de CAC. El CO2 se maneja como gas o como fluido en fase supercrítica (sCO2) a una presión extremadamente alta. Para su transporte se requiere de una presión aún mayor, por lo que la descompresión explosiva de un ducto de CAC libera más gas y mucho más rápido que la explosión equivalente en un ducto de gas natural.
Figura 2: CO2 como fluido en fase supercrítica
El resultado de una fuga o ruptura en un ducto de CO2 pueden ser catastróficos, para las personas y el ambiente por igual. Aunque el CO2 pueda parecer inofensivo porque es algo que la gente respira, en altas concentraciones es un asfixiante. Una fuga o rotura de un ducto de un proyecto de CAC también es contraproducente, ya que libera el gas de efecto invernadero de nuevo a la atmósfera.
Los efectos principales de una fuga o ruptura en un ducto CAC son:
- Contaminación de las aguas subterráneas en los tramos terrestres
- Amenaza a la vida
- Liberación de gases de efecto invernadero a la atmósfera
- Impacto al medio ambiente
- Peligro para la salud4
Dado el número de proyectos en desarrollo y los planes a gran escala para la CAC, la detección y localización rápida y eficiente de fugas en ductos despeñará un papel importante en esta actividad.
Sistemas de detección de fugas para ductos de dióxido de carbono
La medida de CAC necesaria para cumplir los objetivos significa que es necesario invertir en ductos de CO2, tanto terrestres como marítimos. Debido al impacto humano y medioambiental del CO2, es crucial contar con un sistema eficaz de detección de fugas para monitorizar los ductos. Existen diferentes métodos que pueden utilizarse para vigilar el CO2 como gas y como fluido en fase supercrítica.
Atmos Pipe utiliza la potente Prueba de Razón de Probabilidad Secuencial (SPRT por sus siglas en inglés), que es eficaz en ductos líquidos y de gas. Utilizando los datos de flujo y presión de los sistemas de la sala de control como sistema SCADA, Atmos Pipe detectará las fugas de forma rápida y eficaz.
La precisión de Atmos Pipe puede ajustarse para cumplir los requisitos de sensibilidad para detectar una fuga de CO2 en ductos complejos de gran tamaño. Esto es importante ya que muchos proyectos de CAC a gran escala capturan el CO2 de fuentes industriales y lo transportan en líquido a una ubicación submarina en alta mar para su almacenamiento permanente. En alta mar, Atmos Pipe puede configurarse para tener en cuenta tanto el perfil hidráulico del ducto como el agua de mar del exterior.
Otra alternativa es el sistema multimétodo Atmos Wave Flow, que incluye tanto un balance de volumen como un algoritmo de onda de presión negativa (NPW).
A futuro, qué se espera de la CAC
La importancia de CAC aumenta continuamente para lograr la descarbonización de la industria energética. El transporte en camión o ferrocarril simplemente no darán abasto con las grandes cantidades de CO2 necesarias para que la CAC tenga un impacto significativo, por lo que es inevitable la necesidad de los ductos para ayudar a estos proyectos. Sin embargo, es fundamental tener en cuenta los riesgos e incertidumbres de la CAC.
La activación de proyectos CAC a gran escala deberá ser seguro, aumentando la necesidad de una detección eficaz de fugas en los ductos de CO2. Las principales motivaciones de la CAC son el desarrollo de la economía del hidrógeno y la consecución de los objetivos climáticos para 2050 establecidos en la COP26. Sin embargo, siguen existiendo vacíos en la infraestructura y, por tanto, es probable que sea necesario invertir en la mejora de las redes de ductos. Es vital que la infraestructura de ductos esté diseñada con el nivel adecuado y que la pureza del CO2 se monitorice de cerca para evitar los problemas relacionados con el ácido carbónico.
Las tecnologías como Atmos Pipe y Atmos Wave Flow pueden ayudar a los operadores de ductos a mitigar los riesgos asociados con una fuga de CO2, permitiendo a los operadores manejar las fugas tan rápido como sea posible.
Conozca más sobre nuestras soluciones de detección de fugas para la captura y el almacenamiento de carbono.
Referencias:
1 https://ukcop26.org/cop26-goals/
2 https://www.nationalgrid.com/stories/energy-explained/what-is-ccs-how-does-it-work
3 https://www.globalccsinstitute.com/resources/global-status-report/
4 https://www.hse.gov.uk/carboncapture/carbondioxide.htm
5https://www.equinor.com/en/magazine/uk-energy.html
6https://www.powermag.com/what-are-supercritical-co2-power-cycles/