Un ensemble de technologies qui devraient produire leurs premiers résultats dans quatre ans est conçu pour résoudre l'un des plus grands défis mondiaux de l'exploration pétrolière et gazière aujourd'hui :le dioxyde de carbone (CO 2 ) et le méthane (CH 4 ) émission dans l'atmosphère.

La nouveauté, le résultat d'un brevet déposé en 2018, consiste à injecter du CO 2 et CH 4 qui provient des puits lors de l'extraction du pétrole dans les cavernes de sel afin de réduire la quantité de gaz carbonique dans les émissions.

La première « caverne pilote » pourrait être prête d'ici 2022 et est le résultat d'études menées au Centre de Recherche pour l'Innovation Gazière (RCGI), établi par la FAPESP et Shell, siège à l'École polytechnique de l'Université de São Paulo (Poli-USP). Le RCGI est l'un des Centres de Recherche en Ingénierie (ERC) financés par la Fondation de Recherche de São Paulo—FAPESP en partenariat avec des entreprises.

"Il s'agit d'un concept connu sous le nom de Carbon Capture Storage (CCS). Dans ce cas, le CO 2 est stocké dans de grandes cavernes dans la couche de sel elle-même. C'est peut-être l'un des meilleurs moyens d'obtenir de l'énergie propre à partir d'un combustible fossile pendant le processus de production, " dit Julio Meneghini, professeur à Poli-USP et coordinateur RCGI.

Meneghini était l'un des conférenciers du premier jour des sessions tenues pendant la semaine FAPESP à Londres, se déroulant à Londres les 11 et 12 février, 2019.

Le site de la caverne dans laquelle seront effectués les premiers tests n'a pas encore été déterminé, mais devrait être dans l'une des zones qui détiennent des champs de pétrole pré-salifère. Au cours de cette phase initiale, ce sera probablement la moitié de la taille des cavernes qui seront utilisées lorsque la technologie fonctionnera à pleine capacité :450 mètres de hauteur sur 150 mètres de largeur.

Selon Meneghini, Le Brésil sera le premier endroit au monde à utiliser ce concept, et le modèle pourrait être exporté vers d'autres pays. En plus de stocker du CO 2 , la caverne peut également stocker du méthane et séparer les deux gaz par gravité. Depuis CH 4 , aussi appelé gaz naturel, a une densité plus faible, il restera dans la partie supérieure de la caverne pour une éventuelle utilisation ultérieure. Le dioxyde de carbone restera dans la partie inférieure.

Le chercheur s'attend à ce qu'au moins les premiers tests de construction de la caverne aient lieu d'ici 2022. Le scénario le plus optimiste prévoit que 2022 sera l'année où la caverne commencera à fonctionner.

Captage du gaz carbonique

"Ce qui est nouveau, ce n'est pas seulement la caverne, mais les diverses innovations qui vont avec, tels que les séparateurs de gaz supersoniques, compresseurs conçus pour optimiser la topologie, et des membranes de nanotubes de graphène utilisées pour séparer les gaz, ", a déclaré le chercheur.

Le nouveau CO 2 les compresseurs sont indispensables au fonctionnement du projet, étant donné les conditions de pression extrêmes qui s'y trouvent. De la ligne d'eau elle-même, la distance entre la surface et le fond marin est de 2, 000 à 3, 000 mètres de profondeur. Cela et d'autres variables laissent le gaz dans ce qu'on appelle l'état supercritique.

"Il a la densité d'un liquide et la viscosité d'un gaz. Par conséquent, un compresseur conçu pour cette condition spécifique est nécessaire. Nous avons développé une nouvelle méthodologie qui consiste à optimiser le compresseur précisément aux conditions du fluide supercritique, " a dit Meneghini.

Une autre technologie liée aux cavernes de dioxyde de carbone sont les séparateurs de gaz. Aussi en raison des conditions pré-sel, ce que l'on appelle des séparateurs supersoniques à géométrie variable sont en cours de développement pour chaque composition du mélange de CO 2 et le méthane.

Par ailleurs, des membranes de nanotubes de graphène sont également en cours de développement pour séparer les gaz avec le moins de perte d'énergie possible.

Le captage du gaz carbonique peut également se produire lors de la production d'éthanol. « Le gaz capté peut être stocké ou utilisé dans l'industrie alimentaire, dans la production de boissons gazeuses comme le soda. En faisant cela, des valeurs d'émission négatives peuvent être obtenues, " dit Meneghini, qui a expliqué que les expériences sont toujours menées à petite échelle.

Les technologies émergent dans un contexte d'augmentation de la demande énergétique par habitant dans le monde et de la nécessité d'atténuer les émissions à la lumière du changement climatique mondial.