SecuestroSecuestro, Captura y
Almacenamiento de CO2de CO2
Rodolfo LACYseptiembre, 2007
CAMBIOS GLOBALES
El hombre es capaz de cambiar la atmósfera …
a nivel global… a nivel global
… a nivel regional
a nivel local
g
… a nivel local“Hoyo” de Ozono
NASA
Dispersión de contaminantes del Valle de MéxicoNCAR Proyecto MILAGRO
Zona Metropolitanade la Ciudad de México
CAMBIOS GLOBALES
Los cambios a nivel local son de corto plazoy los globales son de largo plazo …
Promedio anualde las concentraciones horarias de
bióxido de azufre SO2
003
0.04
0.05
0.06
ón (p
pm)
Z M V M
Z M G
Z M M
Z M V T
C d . J u á r e z
T iju a n a
0.00
0.01
0.02
0.03
9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4
conc
entr
ació M e x ic a li
C d . Pu e b la
50 años
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
50 años
150 añosde efecto
14 años
CAMBIO CLIMATICO
100 años >1,000 años de efecto
CARBONO
Concentraciones de bióxido de carbono en el oceáno en la década de los 90’s El oceáno es el único reservorio
t l d CO l Pl tla década de los 90 s natural de CO2 en el Planeta
FUENTE: NOAA, 2004
Cerca de la mitad del bióxido de carbono removido de la t ó f d l l t latmósfera del planeta en los
últimos 200 años puede ser encontrado en el 10% superior d l á El á h
Las tasas de calcificación en el oceáno pueden reducirse entre 25
Las tasas de calcificación en el oceáno pueden reducirse entre 25del oceáno. El oceáno ha
removido 48% del CO2 que hemos liberado por la quema
oceáno pueden reducirse entre 25 y 40% si las concentraciones de
CO2 llegan a 700 u 800 ppm en la atmósfera
oceáno pueden reducirse entre 25 y 40% si las concentraciones de
CO2 llegan a 700 u 800 ppm en la atmósferade combustibles fósiles y la
fabricación de cemento.
atmósferaatmósfera
Si el oceáno no hubiera removido 118 billones de toneladas de carbono de origen antropogénico entre 1800 y 1994, los niveles de CO2 en la atmósfera serían 55 ppm superiores a la concentración actual observada.
Christopher Sabine NOAA
CAMBIO CLIMATICO
Los registros paleoclimáticos y modernos de las concentraciones de CO2, CH4 y N2O indican un incremento
i id t l i d t i lcoincidente con la era industrial
FUENTE: IPCC, WG1 AR4, 2007
CAMBIO CLIMATICO
CRECIMIENTO y CAMBIO CLIMATICO
PIB ppp
CO2
ENERGIAPRIMARIA
PIB/hab
POBLACION
EP/PIBCO2/PIB
CO2/EP
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
CAMBIO CLIMATICO
Las variaciones causadas por el
t laumento en las concentraciones de bióxido de carbono varían regionalmente gpero en promedio son de:
+0.6 oC de temperatura+20 cm en el nivel del mar-1.5 millones de km2 de1.5 millones de km de cobertura de nieve entre marzo y abril en el hemisferio norte
FUENTE: IPCC, WG1 AR4, 2007
OBJETIVO DELPROTOCOLO DE KYOTO
Garantizar que NO se duplique la
PROTOCOLO DE KYOTO
Garantizar que NO se duplique la concentración de CO2 en la atmósfera para los próximos 150 años
500
600
Ajuste delPROTOCOLO de KYOTO
TENDENCIAL
2 veces los niveles del siglo XIX
400ESTABILIZACION
a los niveles del 2000ppm
CO
2
300 niveles del siglo XIX
2000 2050 2100 2150
Fuente: MIT, CO2 Atmospheric Concentration Growth Model, 2004
METAS OBLIGATORIASPROTOCOLO DE KYOTOANEXO B
PAIS REDUCCION*PAIS REDUCCION*(en el período 2008/2012)
EUA 7%EUA -7%Canadá -6%Japón -6%Europa -8%
+/- 5 mil millones detoneladas de CO2eEuropa -8%
Rusia 0Australia +8%
* Tomando como base el año 1990
Q ié á bl¿Quiénes serán responsables en el futuro inmediato de la emisión
de CO2 con la aplicación del 2Protocolo de Kyoto?
DOE/IEA/IPCC
CAMBIO CLIMATICO … escenarios IPCC
Al
Gtoe
Población Mundialbillones
Alto
MedioMA
RIA
6,595,485,763 habal16 mayo del 2007
BajoENER
GIA
PR
IM
Bajo(Ecológicamentecontrolado)
EMA
ND
A D
E E
12 Gtoe2006
D
Gtoe = Mil millones de tonelada equivalente de petróleo (1toe=11.63MWh)
CAMBIO CLIMATICO … escenarios IPCC
año
GtC
O2-
eq/a
G
2030 2100FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
OPCIONES …
POTENCIAL DE MITIGACION ECONOMICA(estudios bottom-up)
Costo Social*:85 USdlls/ton CO2
*Informe STERN
En México:IGCC+CCS
Cogeneración*BAJA
penetraciónALTA
penetración
Cogeneración*-80 USdlls/ton CO2
*Refinerías de PEMEX
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
OPCIONES
REDUCCIONES NECESARIAS PARA ESTABILIZARLAS TEMPERATURAS GLOBALES
2.8–3.2º C
>-60%
Escenario III, con un cambio en el 2050 de -30 a +5%en las emisiones de GEI con respecto al 2000FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
PROYECCIONES
Emisiones de CO2/PJ yemisiones de CO2 per cápita por la quema de
combustibles fósilescombustibles fósiles
FUENTE: CMM, 2006
GASES EFECTO INVERNADERO, 2002643 2 Mton CO643.2 Mton CO2equivalente
INE, 2006
OPCIONES PARA REDUCIRLA EMISION DE GASES EFECTO INVERNADERO
NO HACER NADA
HACER SOLO LO MAS FACIL
• Prohibir las emisiones de CFC (Protocolo de Montreal)• Hacer estudios e investigaciones (IPCC)• Aumentar la eficiencia energética
Aplicar medidas que sean de bajo costo y altamenteefectivas (ej. eliminar fugas de gas natural)
Eliminar subsidios a la energíaA t l ió l i d t iAumentar la co-generación en la industriaImpulsar Edificios VerdesLlevar a cabo medidas extravagantes (ej. aumentar la
emisión de partículas pintar de blanco techos yemisión de partículas, pintar de blanco techos ycarreteras, etc.)
OPCIONES …
Curva de costo-beneficio incrementalcartera de penetración intermedia
Costos
Ahorros
OPCIONES PARA REDUCIRLA EMISION DE GASES EFECTO INVERNADERO
HACER UN ESFUERZO SUSTANTIVOA li i t l C b• Aplicar impuestos al Carbono
• Crear mercados de Carbono (Cap and Trade)• Secuestrar Carbono (ej. Reforestación, Aforestación o CCS*)• Utilizar Fuentes Renovables de Energía de manera intensiva• Utilizar Fuentes Renovables de Energía de manera intensiva• Cambiar combustibles (ej. combustóleo/carbón por gas natural o nuclear)• Reordenar el crecimiento urbano, el transporte yel crecimiento poblacionalel crecimiento poblacional
• Aumentar mediante acciones de ingeniería la eficiencia energética de máquinas (ej. autos, aires acondicionados, etc.)
ADAPTARNOS A LOS EFECTOS PREVISIBLES• Construir diques protectores de ciudades• Bajar la densidad poblacional en costas e islas• Proteger recursos genéticos en ecotonos* Captura y Amacenamiento geológico de CO2
POSIBLES METASde Acción Climáticade Acción Climática
ESCENARIOS PARA EL SECTOR ENERGÍA*Estrategia Nacional de Acción ClimáticaEstrategia Nacional de Acción Climática
-100 Mton CO2equiv100 Mton CO2equiv
FUENTE: CMM, 2006 *El sector energía representa el 32% del INGEI
POTENCIAL DE REDUCCIÓN DEGASES EFECTO INVERNADEROGASES EFECTO INVERNADERO
vale
nte
± 500 MtCO2e-25%
n C
O2e
quiv
627.
4 M
to6
INE, 2006
7 años
POTENCIAL DE MITIGACIÓNen el sector eléctricoen el sector eléctrico …
16CAMBIO DE COMBUSTIBLE y CAMBIO DE COMBUSTIBLE y EFICIENCIA ENERGÉTICAEFICIENCIA ENERGÉTICAEFICIENCIA ENERGÉTICAEFICIENCIA ENERGÉTICACAPTURA y ALMACENAMIENTOCAPTURA y ALMACENAMIENTOGEOLÓGICO de CARBONOGEOLÓGICO de CARBONO
10CARBON, GAS y PETROLEO
GtC
O2e
q/año
G
CONSIDERACIONES:
0
RENOVABLESRENOVABLES
NUCLEARNUCLEAR
• Substitución de plantasexistentes que operancon combustibles fósiles
• No se incluyecogeneración ni al sector
FUENTE: IPCC, WG3 AR4, 2007
2004 2010 2020 20300 cogeneración ni al sector
industrial
¿CÓMO SE PUEDE SECUESTRAR EL CO2?
IPCC
EL BIOXIDO DE CARBONO
OO==CC==OO
1g C = 3.664g CO2
LíquidoSólido
FluídoSupercrítico
Punto CríticoSIÓ
N (
Bar
)
74 Bar
Gas
Punto Crítico
Punto Triple
PRES
303 K
TEMPERATURA (K)
CAPTURA INDUCIDA EN EL OCEANO
DENSIDAD DEL CO2vs
PROFUNDIDAD DEL MAR
Una planta de carbón que genere electricidad durante di ñ ddiez años puede crear un lago delgado de bióxido de carbono en elde carbono en el fondo del mar con una superficie de 66 hectáreashectáreas
OPCIONES DE ALMACENAMIENTOOCEÁNICO DE COOCEÁNICO DE CO2
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
CARBONATACION MINERAL DE CO2
Escoria y cenizasde acero inoxidable
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
CAPTURA Y ALMACENAMIENTO GEOLÓGICO DE COGEOLÓGICO DE CO2
El IPCC y el MIT han concluido que el uso deconcluido que el uso de combustibles fósiles “no es sustentable en el largo plazo a menos quelargo plazo, a menos que exista una amplia aplicación de las tecnologías que g qactualmente se están desarrollando de captura y almacenamiento geológico del bióxido de carbono.”
Panel Intergubernamentalde Expertos en Cambio ClimáticoTercer Reporte de Mitigación 2007Tercer Reporte de Mitigación, 2007
Instituto Tecnológico de MassachusettsThe Future of Coal. Options for a carbon-constrained world. An
interdisciplinary MIT study. 2007
Ilustración: IPCC. Carbon Dioxide Capture and Storage. 2005
SOLUCIONES INDUSTRIALES
Una de las soluciones más prometedoras encontradas para la industria del petróleo y la industria eléctrica es la captura y el almacenamiento (o secuestro) de bióxido de carbono en formaciones geológicas controladas
Esta opción cierra el ciclo de vida de los OIL or GAS
CAPTUREon-site
CAPTUREon-site
OIL or GAS
CAPTUREon-site
CAPTUREon-site
ciclo de vida de los combustibles fósiles y permite ganar tiempo
TRANSPORTTRANSPORTOIL or GASRECOVERYOIL or GASRECOVERY
INJECTIONINJECTIONCO2 pipeline
IndustrialPlant
TRANSPORTTRANSPORTOIL or GASRECOVERYOIL or GASRECOVERY
INJECTIONINJECTIONCO2 pipeline
IndustrialPlant
mientras se aplican de manera masiva otras
fuentes de energía STORAGESTORAGE
CO2Oil or
Natural gas
STORAGESTORAGE
CO2Oil or
Natural gas
fuentes de energía libres de CO2
STORAGESTORAGESTORAGESTORAGE
R. LACY
OPCIONES DE CAPTURA DE CO2
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
Future-Gen*Planta piloto de pgeneración eléctrica y producción de hidrógeno concebidahidrógeno concebida bajo el concepto de “Cero Emisiones”
Capacidad de diseño: 275 MWCombustible: CarbónTi d li ió 10 ñ i i i d l 2003Tiempo de realización: 10 años, inicio en enero del 2003Inversión: >1 billón de dólaresProcesos principales: Syn-gas, Captura y Almacenamiento
geológico o marino de CO2
* Alianza industrial en asociación con el gobierno de los Estados Unidos, que incluye a: American Electric Power, Southern CompanyConsol Energy, Inc., Kennecott Energy Company, Peabody Energy, BHP Billiton, Foundation Coal Corp., China Huaneng Group
g g 2
Las opciones entre distintas
Di lLíquidos
pfuentes de energía…
GAS NATURAL Fischer-Tropsch
Diesel
Lubricantes
Gasolina+
CARBÓN
Syngas
CO
Lubricantes
Acido Acético
Metanol
BIOMASA
CO+ H2
Hidrógeno
Alcoholes l d (Ej
PETRÓLEOEXTRA PESADO
mezclados (Ej. etanol, propano)
Otros (ej. triptano, DME etc )DME, etc.)
QuímicosFUENTE: BP, 2005
Vision 21Vision 21Proyecto del Departamento de Energía de los Estados Unidos con inversión inicial >13 millones de dólares en investigación aplicada, que es:
Multi-combustibleCarbón Gas Natural BiomasaCarbón, Gas Natural, Biomasa,
Multi-productoElectricidad, combustibles y químicos
EficienciasCarbón >60% HHV Gas >75% Combined Heat & Power: 75 80% thermal
Metas:
Combined Heat & Power: 75-80% thermalEmisiones y Residuos
Al aire: Cero CO2: Cero (con captura y secuestro)
CostosElectricidad a precios de mercado
OPCIONES DE CAPTURA YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2
CARBONBIOMASA
GAS PARACONSUMO DOMESTICO
CO2TERMOELÉCTRICAS
CEMENTERAS
REFINERIASPETROQUIMICAS
GAS
PETROLEOSEPARACIÓNDE CO2
H2
CAPTURA DE CO2
CARBONATACIONMINERAL
ALMACENAMIENTOGEOLOGICO
USOSINDUSTRIALES
ALMACENAMIENTOOCEANICO
ALMACENAMIENTOGEOLOGICO
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
OPCIONES DE CAPTURA YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2
Weyburn, y ,Canadá
OPCIONES DE CAPTURA YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2
Sólo hay unaSólo hay una experiencia a nivel mundial de inyección de CO2 en alta marmar
Sleipner. Statoil Noruega
OPCIONES DE CAPTURA YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2
Opciones de Almacenamiento Geológicode CO2
1. Yacimientos agotados de petróleo y gas2. Utilización de CO2 para la recuperación mejorada de
Petróleo y Gas
CO2 InyectadoCO Almacenadopetróleo y gas
3. Formaciones salinas profundas – a) marítimas b) terrestres4. Utilización de CO2 para la recuperación mejorada de
metano en minas de carbón
CO2 Almacenado
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
PRINCIPALES FUENTES EMISORASdel sector energía…del sector energía
Áreas dePRINCIPALES
Áreas deExplotaciónde PEMEX
CUENCASSEDIMENTARIAS
REFINERÍAS
PETROQUÍMICAS
TERMOELÉCTRICAS combustóleo
CARBOELÉCTRICAS
ESCENARIOS FUTUROS DE CCSEN EL GOLFO DE MEXICOEN EL GOLFO DE MEXICO
CS = CO2 Storage
CSEOR = CO2 Storage andEnhance Oil
PowerPlant
CS = CO2 Storage
CSEOR = CO2 Storage andEnhance Oil
PowerPlant
CS = CO2 Storage
CSEOR = CO2 Storage andEnhance Oil
PowerPlant
CS = CO2 Storage
CSEOR = CO2 Storage andEnhance Oil
PowerPlant
… considerando proyectos de recuperación secundaria
Enhance OilRecovery
IGCC
CS
= CO2 Capture
= Depleted/depleting wells= Hypothetical pipelines
CO2
Enhance OilRecovery
IGCC
CS
= CO2 Capture
= Depleted/depleting wells= Hypothetical pipelines
CO2
Enhance OilRecovery
IGCC
CS
= CO2 Capture
= Depleted/depleting wells= Hypothetical pipelines
CO2
Enhance OilRecovery
IGCC
CS
= CO2 Capture
= Depleted/depleting wells= Hypothetical pipelines
CO2
secundaria (EOR) y aceptación de la tecnología CCS
Gulf of MexicoGulf of Mexico
Plant
Gulf of MexicoGulf of Mexico
Plant
Gulf of MexicoGulf of Mexico
Plant
Gulf of MexicoGulf of Mexico
Plant
en el Mecanismo de Desarrollo Limpio
Petrochemicalcomplex
CS+EOR
Petrochemicalcomplex
CS+EOR
Petrochemicalcomplex
CS+EOR
Petrochemicalcomplex
CS+EOR
LimpioCantarellCantarellCantarellCantarell
FUENTE: Lacy R., 2005. Geologic Carbon Dioxide Sequestration for the Mexican Oil Industry: An Action Plan. MIT.
ESCENARIOS FUTUROS DE CCSEN LA ZONA FRONTERIZA NORTE
USAUSACS
AmmoniaplantPower
plantUSAUSACS
AmmoniaplantPower
plantUSAUSACS
AmmoniaplantPower
plantUSAUSACS
AmmoniaplantPower
plant
EN LA ZONA FRONTERIZA NORTE
RIO B
CS
RIO B
CS
RIO B
CS
RIO B
CS
… considerando un mercado de bonos de carbono para O BRAVO
CS
NGCCplant
CSCH4
O BRAVO
CS
NGCCplant
CSCH4
O BRAVO
CS
NGCCplant
CSCH4
O BRAVO
CS
NGCCplant
CSCH4
carbono para Norteamérica y una legislación en EUA que
CSEGR
Gulf of MexicoGulf of Mexico
IGCC
CS
CO2
CSEGR
Gulf of MexicoGulf of Mexico
IGCC
CS
CO2
CSEGR
Gulf of MexicoGulf of Mexico
IGCC
CS
CO2
CSEGR
Gulf of MexicoGulf of Mexico
IGCC
CS
CO2
establezca objetivos de reducción en la industria de la
MEXICOMEXICO
Burgos BasinBlock 1 CS = CO2 Storage
CSEGR = CO2 Storage andEnhance GasRecovery
Plant
CS= CO2 Capture= Depleted wellsMEXICOMEXICO
Burgos BasinBlock 1 CS = CO2 Storage
CSEGR = CO2 Storage andEnhance GasRecovery
Plant
CS= CO2 Capture= Depleted wellsMEXICOMEXICO
Burgos BasinBlock 1 CS = CO2 Storage
CSEGR = CO2 Storage andEnhance GasRecovery
Plant
CS= CO2 Capture= Depleted wellsMEXICOMEXICO
Burgos BasinBlock 1 CS = CO2 Storage
CSEGR = CO2 Storage andEnhance GasRecovery
Plant
CS= CO2 Capture= Depleted wells
industria de la energía
MEXICO = Depleted wells= Hypothetical pipelines
MEXICO = Depleted wells= Hypothetical pipelines
MEXICO = Depleted wells= Hypothetical pipelines
MEXICO = Depleted wells= Hypothetical pipelines
FUENTE: Lacy R., 2005. Geologic Carbon Dioxide Sequestration for the Mexican Oil Industry: An Action Plan. MIT.
COSTOS DE LA CAPTURA YALMACENAMIENTO DE COALMACENAMIENTO DE CO2
CALCULADOS AL 2002
Todas las cifras son representativas de los costos para nuevas instalaciones a gran escala, donde los
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
p p g ,precios del gas natural asumidos oscilan entre 2,8 y 4,4 dólares de los EE.UU. por GJ y los precios del
carbón, entre 1 y 1,5 dólares de los EE.UU. por GJ.
ESCALA DE COSTOS TOTALES PARA NUEVAS CENTRALES ELÉCTRICAS
IGCCNGCC
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
RUTAS DE FUGAS Y TÉCNICAS DE CONTROL PARA EL CO2 INYECTADO EN FORMACIONES SALINAS2
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
COMPARACION ENTRE SECUESTROBIOLOGICO Y CAGCBIOLOGICO Y CAGC
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
COMPARACION ENTRE SECUESTROBIOLOGICO Y CAGCBIOLOGICO Y CAGC
La reforestación y aforestación presentan
problemas de administración y manejo de recursos renovables
que aumentan su vulnerabilidad no
versus
vulnerabilidad, no obstante tienen co-
beneficios ecológicos importantesimportantes
FUENTE: IPCC, 2005. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono
¡GRACIAS [email protected]
¡www.centromariomolina.org
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