III Mostra de Pesquisa
da Pós-Graduação
PUCRS
Estudo Experimental de Interações Geoquímicas em Selos e
Reservatórios Alvo para Armazenamento Geológico de CO2
Viviane de Lima, Sandra Einloft (orientadora), João Marcelo Ketzer (co-orientador)
Programa de Pós Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais, Faculdades de Engenharia, Física
e Química, PUCRS
Resumo
A concentração atmosférica dos gases do efeito estufa tem aumentado desde a Revolução
Industrial. Entre as alternativas para a estabilização destas emissões está o armazenamento
geológico em camadas de carvão, campos de petróleo depletados e/ou aqüíferos salinos.
Aqüíferos salinos têm grande potencial devido a estabilidade durante longo tempo,
profundidade adequada e ampla distribuição geográfica. Esse trabalho consiste no estudo
experimental de interações geoquímicas do sistema (CO2-água-rocha) no aqüífero salino da
Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná. Este reservatório é promissor para o armazenamento
de CO2 devido a porosidade, permeabilidade e profundidade adequadas, e ocorrência de água
de grande salinidade.
Introdução
No último século a atividade humana tem causado um distúrbio no balanço de energia
solar recebida pela terra e irradiada novamente para o espaço (BRGM, 2005), tendo como
conseqüência um aumento na temperatura terrestre, denominado “Aquecimento Global”. Este
fenômeno está associado ao crescente acúmulo dos gases do “Efeito Estufa”, dióxido de
carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O). O CO2 constitui mais de 80% das
emissões de carbono no mundo e é responsável por 55% do efeito estufa (BRGM, 2005). De
acordo com Pacala e Socolow (2004) se as emissões de CO2 não forem estabilizadas na
atualidade, as mudanças climáticas serão irreversíveis em 2050, quando a concentração deste
gás alcançará cerca de 550 ppm. Sendo assim surge a necessidade de se avaliar métodos de
produção de “energias limpas” e de seqüestro de CO2 (Pacala e Socolow, 2004).
Entre as alternativas para a estabilização das emissões de CO2 está o armazenamento
geológico, que consiste na captura, transporte e armazenamento em camadas de carvão,
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campos de petróleo depletados e/ou aqüíferos salinos. Aqüíferos salinos têm potencial para o
armazenamento de CO2, devido a estabilidade durante longo tempo, profundidade adequada e
ainda pelo fato de possuírem ampla distribuição geográfica e proximidade a fontes emissoras
estacionárias (Holloway, 1997; Kaszuba et al., 2003; Bachu e Adams, 2003).
O presente trabalho propõe o estudo experimental do sistema rocha-CO2-fluído em
rocha reservatório da Formação Rio Bonito (Permiano), Bacia do Paraná, sul do Brasil. Este
reservatório é promissor para armazenamento de CO2 devido: a boa qualidade do reservatório
(adequadas porosidade e permeabilidade), profundidade suficiente para o armazenamento de
CO2 supercrítico (>800 m), ocorrência de água de grande salinidade (>10.000 mg/L) que não
pode ser utilizada para consumo humano, agricultura, industrias.
Metodologia
Inicialmente foi realizada a caracterização mineralógica de rochas reservatório da
Formação Rio Bonito através de microscopia ótica. A descrição petrográfica foi realizada
através da análise quantitativa com contagem modal de 300 pontos por lâmina delgada. A
tabela 1 apresenta somente os dados para os principais minerais da rocha em estudo, portanto
o percentual não soma 100%.
Tabela 1: Caracterização mineralógica da rocha reservatório da Formação Rio Bonito.
Quartzo
Feldspato
Calcita
Albita
Caolinita
Porosidade
Fórmula
SiO2
KAlSi3O8
CaCO3
NaAlSi3O8
Al2Si2O5(OH)4
Massa Molar
60,08
278,33
100,09
263,02
258,16
% em massa
67,66
4,00
4,66
1,33
6,66
15
d (g/cm3)
2,62
2,56
2,71
2,62
2,63
Posteriormente amostras da rocha reservatório foram avaliadas em reações rochafluído-CO2 supercrítico em autoclave de aço inoxidável do tipo batelada à temperatura de
200°C e pressão de 100 bar durante 100 horas (Kaszuba et al., 2005).
Resultados e Discussão
As amostras das rochas reservatório pós-reação foram caracterizadas por Microscopia
Eletrônica de Varredura (MEV) utilizando-se microscópio PHILIPS modelo XL30 auxiliado
por espectrômetro de Raios X por energia dispersa (EDS). Nesta análise verificou-se
alterações como dissolução de K-feldspatos, dos carbonatos e da matéria orgânica da rocha,
precipitação de calcita (CaCO3) e sílica amorfa (Fig. 1).
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(a)
(b)
(c)
Figura 1: Microscopia Eletrônica de Varredura: (a) grão do mineral K-feldspato parcialmente dissolvido, (b)
cristais de CaCO3 precipitados, (c) Espectro da análise química semi-quantitativa por EDS dos carbonatos
precipitados.
Posteriormente serão utilizadas outras técnicas analíticas para a caracterização das
rochas e fluídos após as reações, como espectrometria de emissão ótica com fonte de plasma
induzido (ICP-AES), cromatografia iônica, difração de raios-X (DRX), espectroscopia de
infravermelho com transformada de Fourier (IRTF).
Conclusão
Através dos experimentos até o momento realizados verificou-se importantes
alterações nas propriedades das rochas reservatórios em estudo, como a dissolução de Kfeldspatos, dos carbonatos e da matéria orgânica, assim como a precipitação de calcita. Estes
aspectos evidenciam as possíveis alterações decorrentes da injeção de CO2 supercrítico nos
meios geológicos. A formação de calcita nas condições de temperatura e pressão avaliadas
demonstra o potencial para o aprisionamento mineral de CO2 nos meios geológicos.
Referências
BACHU, Stefan; Adams, Jennifer J. Sequestration of CO2 in geological media in response to climate change:
capacity of deep saline aquifers to sequester CO2 in solution. Energy Conversion and Management, v. 44, p.
3151-3175, 2003.
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES (BRGM). Ministère délégué à l'Enseignement
supérieur et à la Recherche et du Ministère de l'Environnement, du Développement et de l'Aménagement
durables. France, 2005. 46 p.
HOLLOWAY S. An overview of the underground disposal of carbon dioxide. Energy Conversion and
Management, 38(Suppl): p.193–198, 1997.
KASZUBA John P.; Janecky David R.; Snow Marjorie G. Carbon dioxide reaction processes in a model brine
aquifer at 200 °C and 200 bars: implications for geologic sequestration of carbon. Applied Geochemistry, v. 18,
p. 1065–1080, 2003.
KASZUBA, John P.; Janecky, David R.; Snow, Marjorie G. Experimental evaluation of mixed fluid reactions
between supercritical carbon dioxide and NaCl brine: Relevance to the integrity of a geologic carbon repository.
Chemical Geology, v. 217, n°. 3-4, p. 277-293, 2005.
PACALA, Stephen; Socolow, Robert. Stabilization Wedges: Solving the Climate Problem for the Next 50 Years
with Current Technologies. Science, v. 305, p. 968-971, 2004.
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