METANO EM MINAS DE CARVÃO: ANÁLISE E
POSSIBILIDADES DE APROVEITAMENTO
Rafael C. Abruzzi 1-2
Sílvia F. R. V. Kuckartz 1-2
Rosangela da Silva1
Luciane Garavaglia 3
Carla M. N. Azevedo 1-2
Marçal J. R. Pires 1-2
08/2013
Gramado - RS
1 - Faculdade de Química -Laboratório de Química Analítica Ambiental
2- Faculdade de Engenharia – PGETEMA
3 - Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina (SATC)
Carvão Fóssil
2
Fonte de Energia
O carvão é uma das principais fontes de energia utilizadas pela humanidade.
2010
2010
Energia Elétrica
Energia Térmica
Fornecimento Mundial de energia
primária por combustível.
Geração de eletricidade por combustível.
*Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc.
** Other includes geothermal, solar, wind, bio-fuels and waste, and heat.
Fonte: IEA, 2012.
Carvão Fóssil
3
Repartição da oferta interna de energia
Fonte: BRASIL, 2012.
Metano
4

Fontes de metano;

Metano na atmosfera das minas de carvão fóssil;

Contribuição para o efeito estufa;
Metano
5
Fontes de metano
Distribuição das fontes de emissões antropogênicas
globais de metano.
Fonte: KRUGER; FRANKLIN, 2006.
Metano
6
Metano na atmosfera das minas de carvão mineral

das principais explosões em minas de carvão que ocorreram
Se Algumas
torna
inflamável e cria o risco de explosão
depois do ano 2000.
quando misturado com o ar;
País

Ano
China
2005
Potencial
Explosivo;
Mina de Carvão
Sunjlawan
Kazaquistão
2006
Lenina(UEL).
 15%,
limite explosivo
superior
EUA
2006
Sago
 5%, limite explosivo inferior (LEL).
Rússia
2007
Ulyanovskaya
Ucrânia

2007
Zasyadko
Número de
Mortes
214
43
12
108
80
Ventilação
nasBigminas
EUA e drenagem
2010
Upper
Branch de Carvão;
29
Turquia
2010
Karadon
Fonte: UNITED NATIONS, 2010; KARACAN et al., 2012.
30
Metano
7
Contribuição para o efeito estufa
Potencial de Aquecimento Global.
Greenhouse Gases
Emissões antropogênicas globais de
gases de efeito estufa.
Fonte: KRUGER; FRANKLIN, 2006.
150% - 1750
GWP
Carbon Dioxide (CO2)
1
Methane (CH4)
21
Nitrous Oxide (N2O)
310
HFC-23
11.7
HFC-32
650
HFC-125
2.8
HFC-134a. HFC-43
1.3
HFC-143a.
3.8
HFC-152a.
140
HFC-227ea
2.9
HFC-236fa
6.3
CF4, C2F6, C4F10,C6F14
CF6
Fonte: KARAKURT et al. 2012.
6.5-9.2
23.9
Recuperar Metano
8
Segurança
Evitar riscos com acidentes;
Porquê
Minimizar
emissão de gás
para atmosfera;
Fatores
Ambientais
Fatores
Econômicos
Fonte Energética;
Combustível
veicular;
Uso industrial;
Liberação do Metano
9
Redução da pressão no entorno da jazida

Através das fissuras (cleats);

Erosão natural;

Falhas geológicas;
Teor de Metano
10
O teor de metano presente nas camadas de carvão está relacionado com alguns fatores:

Rank (grau de carbonificação da matéria orgânica vegetal de
origem);

Propriedades físico-químicas;

Profundidade da camada de carvão;
<Profundidade / pressão / Temperatura
>Permeabilidade
Metano mais fortemente ligado ao carvão

Capacidade de adsorver água;

Sistema de fraturas;
Técnicas de Controle
11

Ventilação
O metano drenado para a atmosfera, especialmente a partir de sistemas de
ventilação, é um recurso de energia perdida, além de colaborar
significativamente com o efeito estufa.
64% das emissões
Drenagem
Consiste em capturar o gás de
elevada pureza a partir de sua fonte.
Remoção de metano relativamente
puro ou diluído através de furos de
sondagem.
30% das emissões
O restante corresponde as áreas de trabalho
Recuperação e Aproveitamento do Metano
12
Diferentes tipos de projetos de utilização do metano
proveniente de minas de carvão no mundo
Fonte: Adaptado de Methane to Markets Partnership (2009).
Emissões de Metano
13
49,7
49,1
8,4%
1,8%
89,8%
Emissões de metano da mineração e beneficiamento de carvão fóssil por
fonte em minas do sul do Brasil.
Fonte: Segundo Inventário Brasileiro de Emissões e Remoções Antrópicas de GEE,
2010.
Emissões de Metano
14
Fatores de emissão estimados para as atividades durante a extração do carvão em minas
subterrâneas e pós mineração (pilha pulmão) em Santa Catarina
IPCC
Fonte: Segundo Inventário Brasileiro de Emissões e Remoções Antrópicas de GEE, 2010.
*ROM - run-of-mine, pertencente ao carvão bruto.
Emissões de Metano
15
Fatores de emissão estimados para as atividades durante a extração do carvão em minas
a céu aberto e pós mineração (pilha pulmão) no Rio Grande do Sul
IPCC
Fonte: Segundo Inventário Brasileiro de Emissões e Remoções Antrópicas de GEE,
2010.
Emissões de Metano
16

Emissão de metano das minas de carvão na China (2008).
20 Bilhões m3
(emissão)


32%
do total utilizado no
país.
Nos Estados Unidos desde 2006:
23 minas
(drenagem)

7,2 bilhões m3
(drenados)
3 a 88%
(eficiência)
Doze dessas minas já vendem metano recuperado e duas minas consomem no local
o metano para geração de energia e calor.
Apesar de mundialmente conhecidas às tecnologias de recuperação e
aproveitamento de gás metano, no Brasil muito pouco tem sido feito. Poucos
pesquisadores têm dedicado tempo e atenção para a presença de metano nos
carvões brasileiros.
Conclusão
17




Poucos estudos têm sido feito no país visando o aproveitamento de metano nas
minas nacionais. Talvez essa falta de interesse de empresas, pesquisadores e
governo, se deva ao fato de não existir uma legislação mais rigorosa em relação à
emissão de metano a atmosfera no país.
Outro aspecto a salientar é que no Brasil, ainda existe uma oferta bastante grande
de fontes energéticas, o que de certa forma deixa empresas, governo e até mesmo
pesquisadores desinteressados em investir em novas tecnologias.
As dificuldades de coletas, acessibilidade e monitoramento de minas subterrâneas
e a céu aberto também colaboram na falta de investimentos e pesquisas na área.
É fato a necessidade de o Brasil desenvolver novos projetos relacionados a
possibilidades de recuperação e aproveitamento do gás metano, pois além de
benefícios ambientais, é uma fonte de energia hoje desperdiçada em nosso país.
Agradecimentos
18



PUCRS;
SATC;
CAPES, CNPq, FAPERGS;
Contato


Sílvia F. R. V. Kuckartz
 [email protected]
Prof. Dr. Marçal J. R. Pires
 [email protected]