Maior confiança no armazenamento de CO2

A sonda de perfuração sob medida está sendo abaixada sobre o lado do RRS James Cook. A sonda foi projetada para empurrar o tubo de aço curvado para o sedimento do fundo do mar. Imagem: Copyright STEMM-CCS Project

Os tanques de suprimento de CO2 tinham que ser especialmente projetados para suportar os rigores do ambiente do mar do Norte. Imagem: Copyright STEMM-CCS Project

O micro profiler mede a química dos sedimentos na resolução do micrômetro, inserindo lentamente eletrodos nos sedimentos durante um período de uma hora. Este instrumento permite observar até pequenas mudanças que ocorrem nos sedimentos à medida que o dióxido de carbono se dissolve nos sedimentos. Imagem: Copyright STEMM-CCS Project

Kelvin Boot é um comunicador científico que trabalha com o Laboratório Marítimo de Plymouth e atualmente está envolvido em transferência de conhecimento para o projeto STEMM-CCS, financiado pela UE.

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Se vamos armazenar grandes volumes de dióxido de carbono (CO2) em reservatórios de petróleo e gás empobrecidos no fundo do mar, precisamos ter certeza de que, no improvável evento de um vazamento, podemos detectá-lo. Uma expedição de pesquisa, realizando uma primeira experiência mundial projetada para desenvolver métodos para a detecção e monitoramento de vazamentos, acaba de retornar do Mar do Norte; foi declarado um grande sucesso.

A mudança climática, impulsionada pelo aumento dos níveis de CO2 na atmosfera, é agora um efeito colateral bem estabelecido das atividades humanas que está causando efeitos profundos nos sistemas naturais da Terra. Enquanto estão sendo feitos esforços para reduzir futuras fontes de produção de CO2 relacionada ao homem, como na indústria e no transporte, há uma necessidade paralela de impedir que o gás das atividades existentes entre na atmosfera. A captura e armazenamento de dióxido de carbono (CCS), na qual o CO2 está contido na fonte, transportado e, finalmente, armazenado longe da atmosfera, é uma dessas estratégias. Retornar o CO2 de onde veio, nas profundezas do fundo do mar, em reservatórios de gás ou petróleo esgotados, parece uma solução lógica, mas há desafios. Para gerar confiança nessa abordagem, uma prioridade é poder lidar rapidamente com qualquer vazamento, caso ocorra: detectá-lo, medir sua força e duração, prever quaisquer efeitos que possa ter sobre o meio ambiente e selá-lo, se necessário.

Pesquisas anteriores em laboratório e no mesocosmo sobre os efeitos do CO2 na vida marinha mostraram que ele pode alterar o pH da água do mar e criar condições localizadas de 'acidificação do oceano', que parecem ser prejudiciais para muitos tipos de vida bêntica (no fundo do mar). Um experimento anterior em águas rasas, o projeto Quantificando e monitorando potenciais impactos do armazenamento de carbono geológico (QICS), forneceu algumas pistas sobre a extensão, duração e comportamento de uma pluma de CO2 de um vazamento simulado, enquanto estudos em locais de infiltração natural também forneceu informações cruciais. Agora, um experimento maior tem testado métodos, equipamentos e sensores em condições reais no ambiente rigoroso do Mar do Norte do Reino Unido.

Coleta de amostras de gás à medida que emergem de debaixo do sedimento. O uso de um ROV durante esta operação delicada demonstra que mesmo pequenos vazamentos podem ser amostrados em condições adversas. Imagem: Copyright STEMM-CCS Project

O projeto Estratégias para Monitoramento Ambiental de Captura e Armazenamento de Carbono Marinho (STEMM-CCS) é um projeto de pesquisa financiado pela União Europeia Horizon2020. Reúne pesquisadores da Alemanha, Noruega, Áustria e Reino Unido, juntamente com a Shell, parceira do setor, para desenvolver técnicas e tecnologias para detectar vestígios de vazamentos de CO2, se ocorrerem no ambiente marinho, para observar como o gás se comporta nos sedimentos e na atmosfera. coluna de água acima e preveja até que ponto os vazamentos podem se espalhar e quais impactos eles poderão ter - mas desta vez nas condições mais reais possíveis. Durante maio deste ano, uma expedição de pesquisa partiu do Centro Nacional de Oceanografia do Reino Unido em Southampton, a bordo do RRS James Cook. Uma vez na estação, perto da plataforma Goldeneye da Shell, a aproximadamente 100 km da costa da Escócia e a 120 m de profundidade, o experimento começou. Um cano foi inserido roboticamente no fundo do mar - a primeira vez que esse experimento foi tentado em profundidade em mar aberto. O tubo de aço curvo de 1,5 cm de diâmetro foi posicionado com sucesso dentro do sedimento para garantir que sua saída estivesse três metros abaixo da superfície do fundo do mar. Parece simples, mas, para conseguir isso, uma plataforma de perfuração específica para empurrar o tubo para o sedimento foi desenvolvida e construída pela Cellula Robotics no Canadá. O tubo foi então conectado por um veículo operado remotamente (ROV) a um suprimento de CO2 no fundo do mar, permitindo que o gás flua através do tubo para os sedimentos. Novamente, isso parece simples, mas os cilindros de gás especialmente projetados, alojados em uma segunda plataforma, tiveram que ser construídos para suportar o ambiente difícil de água salgada do Mar do Norte.

Felizmente, as condições permaneceram calmas durante esta operação e a equipe científica a bordo deu um suspiro de alívio quando as bolhas de CO2 começaram a emergir de debaixo do sedimento. A ideia era testar o desempenho de uma série de sensores, desenvolvidos e construídos para o experimento.
Instrumentos acústicos e ópticos foram implantados para detectar o som produzido por fluxos de bolhas ou localizá-los com câmeras, enquanto sensores químicos 'farejavam' o CO2 e as pequenas quantidades de rastreadores químicos inertes que ele continha, permitindo que os cientistas diferenciassem esse sinal de qualquer CO2 que ocorra naturalmente. ROVs e veículos subaquáticos autônomos (AUVs) com outros sensores completaram o arsenal de tecnologia empregada. A equipe a bordo ficou extremamente satisfeita e satisfeita por os sensores e as ferramentas de monitoramento que estavam testando tiveram um desempenho muito melhor do que o esperado. Isso resultou em certa segurança de que até pequenas liberações de CO2 em um sistema marinho poderiam ser detectadas, tanto na fase dissolvida quanto na forma de bolhas. Esses resultados demonstraram claramente a utilidade de combinar várias abordagens de detecção e monitoramento para detectar vazamentos nos reservatórios do CCS.

Um segundo navio de pesquisa, RV Poseidon, tripulado por uma equipe e equipe científica do Centro GEOMAR Helmholtz de Pesquisa Oceânica em Kiel, Alemanha, avistou a plataforma Goldeneye e o RRS James Cook. Parceiros do projeto STEMM-CCS, a equipe do GEOMAR estava envolvida em estudos mais distantes e em estudos de base do fundo do mar vinculados ao experimento, combinando experiência e instalações em todos os países europeus.

A parede do hidrofone no fundo do mar, ouve as bolhas de som produzidas quando elas emergem do fundo do mar e se movem pela coluna d'água. Imagem: Copyright STEMM-CCS Project

O professor Douglas Connelly, cientista do NOC que liderou o projeto, está encantado com o resultado: “Três anos de trabalho duro e pensamento inovador nos levaram a esse ponto empolgante do projeto STEMM-CCS. Esse experimento foi o mais próximo de um vazamento real que pudemos simular e é a primeira vez, em qualquer lugar do mundo, que foi tentado. O Mar do Norte pode ser um ambiente hostil, e colocar o cano no fundo do mar, conectado a um suprimento de CO2 e produzir uma corrente de gás sempre seria um desafio. Esse cenário realista foi crítico para testarmos adequadamente os sensores que foram desenvolvidos para proporcionar tranquilidade no futuro, que, se ocorrer um vazamento, podemos detectá-lo de forma rápida e precisa.

O cruzeiro STEMM-CCS tem sido um sucesso incrível, do ponto de vista técnico. Colocar 3 toneladas de CO2 no fundo do mar e liberá-lo de forma controlada 3 m abaixo do fundo do mar, a fim de demonstrar a alta sensibilidade que a nova geração de sensores marinhos possui na detecção de gases dissolvidos e borbulhantes, não foi uma tarefa fácil. O sucesso do experimento e o desempenho dos sensores nos dão uma mudança radical em nossa confiança de que, em uma situação do mundo real, temos a capacidade de detectar e monitorar a fuga de CO2 dos locais de armazenamento no fundo do mar ”.

Embora o objetivo final do experimento e do projeto STEMM-CCS como um todo seja o desenvolvimento de sensores e métodos para detectar e monitorar vazamentos de gás em uma situação do mundo real, também há um aspecto educacional. Ao vivo do cruzeiro, o pesquisador de pós-graduação Ben Roche (NOC) compartilhou a emoção de um cruzeiro de pesquisa científica, seus desafios e sucessos com mais de 200 estudantes de Southampton, Inglaterra e País de Gales, através de links ao vivo do navio: “Foi muito gratificante conversando com os alunos enquanto a pesquisa científica estava realmente ocorrendo, e fico fascinado em ver como eles usam e analisam dados do mundo real do experimento em seus estudos curriculares. ”Mais trabalhos de extensão estão planejados durante o restante do restante do ano e detalhes completos do cruzeiro e do projeto como um todo podem ser encontrados em www.stemm-ccs.eu

Sobre o autor

Kelvin Boot é um comunicador científico que trabalha com o projeto.