Pós-CCC: Capturando CO₂ após queimá-lo

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O que é captura de CO₂ pós-combustão (pós-CCC, do inglês <em>post Combustion CO₂ Capture</em>)?

Uma vez que os combustíveis fósseis são queimados, os gases de escape, conhecidos como gases de combustão, são liberados para a atmosfera.

Qual proporção do gás de combustão emitido em uma usina de gás natural é CO₂? (% por volume)


Entre 5 e 15% do volume de gás de combustão é composto por CO₂ (dependendo de se tratar de uma usina de gás ou de carvão). O processo pós-CCC elimina o CO₂ do gás de combustão antes da sua liberação na atmosfera.

Quanto CO₂ uma usina pós-CCC pode remover em comparação com o que teria sido emitido sem captura de carbono?


O pós-CCC pode remover 89% do CO₂ que teria sido emitido sem esse processo! Além disso, ao contrário de outras opções de captura de carbono, as usinas existentes não precisam ser modificadas para que esse processo funcione!

Ao usar tecnologias de captura e armazenamento de carbono (CCS), por que vamos capturar mais emissões do que evitar?


Uma vez que a separação e captura de CO₂ utiliza energia, ela também gera emissões. Isso significa que acabamos capturando mais CO₂ do que realmente evitando. Apesar disso, ainda prevenimos grandes quantidades de CO₂! O diagrama abaixo ilustra essa ideia, que se aplica a todas as tecnologias de captura de carbono que você vê neste curso.

Nós capturamos mais CO₂ do que realmente evitamos!

Como funciona a captura pós-combustão (pós-CCC)?

A captura do CO₂ emitido pode ser feita de várias maneiras, mas o método por absorção é o mais comum e é o que vamos analisar neste capítulo.

Diagrama simplificado de como funciona o pós-CCC

Absorção com solventes líquidos

O processo de absorção é aquele por onde as moléculas passam e são absorvidas por alguma outra substância. Neste caso, o CO₂ é absorvido por um \itálica{solvente} e fica preso lá.

Existem dois métodos de absorção: o físico e o químico.

  • Métodos físicos absorvem CO₂ através da atração de moléculas.
  • Métodos químicos absorvem CO₂ através de reações químicas.

Método físico:

Esse método consiste em dissolver gases de combustão em solventes (em uma unidade de absorção - veja a imagem acima) sem precisar de reações químicas. O solvente usado, que agora contém CO₂ dissolvido, é então drenado e pode ser reutilizado aquecendo o solvente para libertar o CO₂ concentrado. Por fim, o CO₂ pode ser recolhido para armazenamento seguro.

A absorção física requer altas concentrações e pressões de CO₂ no gás de combustão. Então, para menor concentração, prefere-se a absorção química.

Método químico:

O primeiro passo é remover impurezas (como óxidos de nitrogênio e enxofre (NOx e SOx)) dos gases de combustão.

Então, os gases de combustão entram na unidade de absorção, onde o CO₂ no gás reage com os solventes para formar um sal de carbonato solúvel. Agora, o CO₂ foi retirado dos gases de combustão para que os gases restantes possam ser libertados para a atmosfera.

Em seguida, o CO₂ deve ser removido do solvente por dessorção, o oposto da absorção. O solvente que contém CO₂ absorvido é aquecido em uma unidade de dessorção (veja a imagem acima) para inverter a reação química a fim de que o CO₂ possa ser separado e coletado para, então, ser armazenado. O solvente, agora livre de CO₂, é devolvido ao absorvedor para poder ser reutilizado e absorver mais CO₂, tal como no método físico.

Quando os solventes físicos podem ser usados?


Quando as condições opostas estão presentes, os solventes químicos são normalmente usados — razão pela qual a absorção química tende a ser preferida para o pós-CCC.

Qual é a viabilidade do pós-CCC?

Custo do pós-CCC

Por que a eficiência de uma usina de energia diminui ao usar a tecnologia de captura de carbono?


Os sistemas necessários para absorver e dessorver CO₂, e transferir fluidos entre estágios diferentes, necessitam de mais energia, reduzindo, assim, a eficiência da usina em comparação com uma sem tecnologias de captura de carbono (conforme vimos no preCCC). Tal como acontece com outras tecnologias de CCS isso também significa que o custo da energia produzida pela usina será superior.

Existem outros problemas?

Unfortunately, the use of chemical absorption in postCCC plants makes the human toxicity potential (the effect of toxic substances on the human environment) of the plant three times higher than for a plant without chemical absorption!

Também causa um aumento de 40% no \negrito{potencial de eutrofização} (a liberação de nutrientes poluentes em água e solos) e no \negrito{potencial de acidificação} (a liberação de ácidos corrosivos em água e solos), relativo a uma usina sem tecnologias de captura de carbono.

bold{Eutrofização} é um problema causado pela liberação de nutrientes (como nitratos e fosfatos) em água, favorecendo o crescimento de algas de superfície. Isso restringe a capacidade de outras plantas e animais aquáticos sobreviverem.

Esses impactos ambientais são uma grande preocupação para o pós-CCC e são consideravelmente maiores do que os impactos ambientais das usinas de energia pré-CCC e oxicombustão.

O potencial de toxicidade humana é três vezes maior para uma usina com absorção química

Fase da tecnologia

Atualmente, a tecnologia pós-CCC é frequentemente usada em usinas de carvão e em certas usinas industriais de produção química.

No entanto, atualmente, não existem usinas de gás natural comerciais utilizando tecnologias pós-CCC, pois ainda é necessário comprovar sua viabilidade em escala.

Como o pós-CCC será no futuro?

Melhorias técnicas serão necessárias para reduzir os custos e aumentar a eficiência energética dos processos de captura de CO₂, a fim de que a tecnologia seja adotada de forma mais abrangente. Um desafio crucial será o desenvolvimento de solventes que possam ser recuperados usando o mínimo de energia, visto que muita energia é necessária para reaquecer os solventes para a extração de CO₂.

O uso de geradores de vapor de recuperação de calor ajudará a reduzir as necessidades de energia para o processo de captura de CO₂ e também ajudará a reduzir os custos!

Qual é a principal vantagem do pós-CCC sobre outras tecnologias de captura de carbono?


O pré-CCC e o oxicombustível (sobre o qual você vai ler no próximo capítulo) exigem mais processos em estágios preliminares no sistema da usina elétrica, então não podem ser reajustados. Portanto, a longo prazo, o pós-CCC continuará a ser relevante para as aplicações da indústria, especialmente onde não é viável redesenhar processos inteiros para facilitar a captura de carbono.

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