el acero en la captura, transporte y almacenamiento de co2
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Madrid, 3 de diciembre de 2014
ASOCIACIÓN DE LA
PLATAFORMA TECNOLÓGICA ESPAÑOLA DEL CO2
“El acero en la captura, transporte y
almacenamiento de CO2”
Contenidos
Aspectos claves de la CAC:
Diagrama de posibles sistemas
Contribución a la mitigación del cambio climático
Aspectos económicos y regulatorios en España
Quiénes somos:
Estructura, misión y funciones
Miembros
Últimos documentos técnicos publicados
El acero en las tecnologías CAC:
Captura de CO2
Transporte de CO2
Almacenamiento de CO2
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Contenidos
Aspectos claves de la CAC:
Diagrama de posibles sistemas
Contribución a la mitigación del cambio climático
Aspectos económicos y regulatorios en España
Quiénes somos:
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Miembros
Últimos documentos técnicos publicados
El acero en las tecnologías CAC:
Captura de CO2
Transporte de CO2
Almacenamiento de CO2
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“Es necesrio una amplia adopción de la CAC como parte del escenario para alcanzar los
450 ppm, el nivel de estabilización atmosférica de CO2”
World Energy Council
“La CAC se identifica como una tecnología esencial para limitar el aumento de la
temperatura global a 2° C”
Agencia Internacional de la Energía
“La disponibilidad de la CAC es fundamental para
alcanzar los 450 ppm”
Energy Modeling Forum 27 Study
“La CAC es una tecnología relevante para la reducción de costes en el despliegue a largo
plazo”
UK Committee on Climate Change
“La demostración comercial de la CAC es esencial para el despliegue en el marco temporal 2030”
Comisión Europea
“La CAC será rentable cuando las tecnologías de transformación
emerjan”
US Climate Action Report 2014
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Relevancia de las tecnologías CAC: Contribución a la mitigación del cambio climático
Relevancia de la CAC: Contribución a la mitigación del cambio climático
La Agencia Internacional de la Energía (AIE) afirma que las tecnologías CAC son necesarias:
Debido al crecimiento de la demanda energética y al desarrollo tecnológico (a corto y medio plazo) no va a ser posible renunciar a ninguna de las fuentes energéticas actuales.
Según dicho escenario, fuentes de energía como el carbón limpio, cobrarán una importancia fundamental en la reducción de emisiones de CO2.
El objetivo global en la UE es la reducción de un 20% de las emisiones en 2020 respecto a las de 1990 y un 40% en 2030.
Se estima que la contribución de la CAC en la reducción de emisiones de CO2 a nivel global puede ser del 20-30% del total necesario. También podría evitar emisiones en 2030 que representan aproximadamente el 15% de las reducciones exigidas en el ámbito de la UE.
Las tecnologías de CAC permiten reducir en un 90% las emisiones de dióxido de carbono en las plantas que empleen esta técnica .
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LA AIE ha anunciado que en 2015 se logrará el 75% de la captura de CO2 prevista a nivel mundial, lo que equivale a unas 35 Mt de CO2 capturadas en todo el mundo.
20-30%
15%
Actuales proyectos integrales a gran escala de CAC en el mundo: 60 (21 activos y 39 en distinto grado de avance).
Global CCS Institute, mayo de 2014
América: 27
Asia: 18
Europa: 10
Oceanía: 4
África: 1
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39 proyectos planificados
21 proyectos
activos
39 proyectos
Número de proyectos
Activos
Planificados
Operando
Ejecutados
Definidos
Evaluados
Identificados
aaa
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
Proyecto “Quest” en Canadá
Primer proyecto de Post-Combustión con carbón del mundo
Relevancia de las tecnologías CAC: Proyectos integrales de CAC en el mundo
• Europa ha fomentado el desarrollo y la implantación de las tecnologías bajas en carbono basado
en un mercado de derechos de emisión (Emissions Trading Scheme o ETS). En este mercado
se fija un precio para la tonelada de CO2 emitida.
• La implantación competitiva de las tecnologías CAC en su etapa de madurez tendrá lugar cuando
el coste de los derechos de emisión compense el sobrecoste de aplicación de la CAC sobre
los costes básicos de producción de la energía.
• En la fase de demostración y en las primeras etapas de comercialización los costes de la CAC se
situarán claramente por encima de los precios del derecho de emisión. Por ello resulta crucial en
estas primeras etapas contar con un decidido apoyo de las administraciones públicas.
• La captura de CO2 tiene un fuerte componente intersectorial, ya que será necesaria en los
sectores industriales que, aunque ya aplican las mejores técnicas disponibles, el propio proceso
impide reducir más la emisión de CO2 como ocurre, por ejemplo, en la industria cementera.
• Las tecnologías CAC serán una nueva oportunidad para acercar más a los sectores que las
empleen al mercado verde.
Relevancia de la CAC: Aspectos económicos y sectoriales
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Estudio prospectivo de la CAC: PTECO2 - EOI Actualmente, la viabilidad económica de la tecnología CAC ha despertado el interés notable en la
industria, ya que parece claro que su desarrollo se hará en torno a la innovación de la tecnología y, por supuesto, con incidencia en la creación de empleo.
La PTECO2, en colaboración con OPTI-EOI, ha realizado un estudio prospectivo de CAC para la identificación de escenarios de futuro e implicaciones socioeconómicas del desarrollo tecnológico y comercial de la CAC en España.
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Relevancia de la CAC: Aspectos económicos y sectoriales
Principales resultados del análisis de impacto de las inversiones:
Inversiones de 23 mil millones de euros. La Fase de Captura concentraría el 72,4% de las inversiones; Transporte el 17,1%; y Almacenamiento, el 10,5%.
El impacto económico, de 2014-2024, se concreta en un aumento de la producción agregada de 43.378 M€; en la creación neta de más de 247.820 empleos hasta 2030 en España.
Millones de
€%
Millones de
€%
Número de
personas% Toneladas %
CAPTURA 16.595 72,4% 33.070 76,2% 188.029 75,9% 3.825.612 71,0%
TRANSPORTE 3.920 17,1% 5.984 13,8% 36.497 14,7% 1.073.281 19,9%
ALMACENAMIENTO 2.400 10,5% 4.324 10,0% 23.295 9,4% 489.769 9,1%
TOTAL 22.915 100,0% 43.378 100,0% 247.820 100,0% 5.388.662 100,0%
Emisiones de CO2
IMPACTOS
INVERSIONES
Producción agregada Empleo
En España se ha aprobado la Ley 40/2010 sobre almacenamiento geológico de CO2 que recoge los elementos esenciales del régimen jurídico basado en los permisos de investigación y las concesiones de almacenamiento, los cuales serán otorgados por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, previo informe favorable del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. Será preceptivo también el informe de la Comunidad Autónoma.
Normalización:
Internacional: ISO/TC 265 “Carbon dioxide capture, transportation, and geological storage”.
Europa: Grupo SFEM. DISUELTO EN 2013
España: CTN 216 /SC 2/ SG "Captura, transporte y almacenamiento geológico de CO2“.
Actualmente, la viabilidad económica de la tecnología CAC ha despertado el interés notable en la industria, lo que ha provocado que existan numerosos proyectos con diferentes tecnologías de captura y almacenamiento en diferentes etapas de desarrollo por todo el mundo. Por tanto, parece claro que su desarrollo implica la creación de una industria entorno a la innovación de la tecnología y del conocimiento y, por supuesto, con incidencia en la creación de empleo que contribuya a una mejor estructura económica.
Cabe añadir un elemento fundamental de financiación para estas iniciativas y es la reserva de derechos de emisión de CO2 para aquellas centrales térmicas que entren en operación a partir de 2015, cuyos costes pueden alcanzar hasta el 50% de financiación si se implementa la tecnología CAC.
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Relevancia de la CAC: Aspectos regulatorios
Contenidos
Aspectos claves de la CAC:
Diagrama de posibles sistemas
Contribución a la mitigación del cambio climático
Aspectos económicos y regulatorios en España
Quiénes somos:
Estructura, misión y funciones
Miembros
Últimos documentos técnicos publicados
El acero en las tecnologías CAC:
Captura de CO2
Transporte de CO2
Almacenamiento de CO2
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Misión
Quiénes somos: Estructura, misión y funciones
Iniciativa formada por 25 entidades, promovida por Empresas de diferentes sectores industriales, Centros de Investigación y Universidades y avalada por los Ministerios de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente; Industria, Turismo y Comercio; y Economía y Competitividad.
Asesorar sobre la estrategia tecnológica nacional en técnicas de CAC.
Mejorar la eficiencia energética en grandes instalaciones industriales.
Preparar una planificación a corto, medio y largo plazo para I+D+i en CAC.
Impulsar proyectos estratégicos de I+D y establecer alianzas.
Contribuir a una percepción social objetiva de esta área tecnológica.
Funciones
Contribuir a la mejora de la eficiencia energética y al desarrollo de tecnologías de captura, transporte, almacenamiento y usos de CO2 (tecnologías CAC), y su implantación en la industria, para que España cumpla sus compromisos de reducción de emisiones.
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Asamblea General
Consejo Rector
Comité Ejecutivo
Secretaría General
Secretaría Técnica
Almacen. Captura Transporte Usos Regulación Estudios Formación Comunicación
Vicepresidencia 2º
Presidencia
Vicepresidencia 1º Vicepresidencia 3º
Despliegue Estratégico y Agenda de I+D+i
En 2008 se publica una primera versión que es revisada por
acontecimientos como la aprobación de la Ley 40/2010 de Almacena-
miento Geológico y los objetivos de los Horizontes 2020 y 2050.
En 2010 se publica una nueva versión con objetivos para 2011-14:
Lograr que en 2020 España la instalación comercial de las
tecnologías de CAC sea viable.
Trazar la senda para el desarrollo tecnológico post-2020
(tecnologías de 2ª generación).
Monográficos técnicos sobre CAC
PTECO2: Últimos documentos técnicos publicados
Desde 2012, se han publicado cuatro
monográficos:
Captura.
Transporte.
Almacenamiento.
Usos.
En 2014 los expertos de la PTECO2 han iniciado los trabajos para una nueva actualización.
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NUEVO
Los monográficos están
disponibles en la web:
www.pteco2.es
Contenidos
Aspectos claves de la CAC:
Diagrama de posibles sistemas
Contribución a la mitigación del cambio climático
Aspectos económicos y regulatorios en España
Quiénes somos:
Estructura, misión y funciones
Miembros
Últimos documentos técnicos publicados
El acero en las tecnologías CAC:
Captura de CO2
Transporte de CO2
Almacenamiento de CO2
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Diagrama de posibles sistemas de captura, transporte y
almacenamiento de CO2
Aspectos claves de la CAC y de los usos
Informe especial del IPCC, 2005
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Tecnologías CAC: Captura de CO2 en siderurgia
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La industria siderúrgica es uno de los mayores emisores de CO2 de los procesos
industriales, representando un 30% del total.
La fabricación del acero consiste en una serie de procesos interconectados entre sí y por
tanto, existen diferentes focos de emisión de CO2, siendo el principal el alto horno, donde
tiene lugar la reducción de los óxidos del mineral de hierro. Para lograr esta reducción se
utiliza coque y/o carbón que, por una parte aportan el carbono necesario para las reacciones
de reducción, y por otra la energía térmica necesaria para que se desarrolle el proceso.
Tecnologías CAC: Captura de CO2 en siderurgia
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Además de la aplicación de las Mejores Técnicas Disponibles en los procesos de la vía
primaria de fabricación, se están llevando a cabo programas de I+D para la identificación
y el desarrollo de otras tecnologías con un mayor potencial de reducción de las
emisiones. Se pueden clasificar en dos tipos:
Validadas a escala industrial, pero que todavía no se han implementado.
Desarrollándose en la actualidad y que estarán disponibles a corto-medio plazo.
Recirculación de los gases del alto horno (TGR-BF):
Iniciativas para la demostración de procesos de captura de CO2
en plantas de producción de acero
Consiste en la separación del CO2 de la corriente
de gases de salida de la parte superior del alto
horno y la recuperación del CO e H2, que se
recirculan a la parte inferior como agentes
reductores, disminuyendo por tanto la cantidad de
coque necesario.
Para aumentar la concentración de CO2 y su
posterior separación, se sustituye el aire preca-
lentado por oxígeno. La previsión es que esté
disponible a escala comercial en el 2020.
Tecnologías CAC: Captura de CO2 en siderurgia
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Reducción directa con CAC:
Los procesos ULCORED, HYL y Midrex se basan en la reducción directa del mineral
de hierro utilizando como agente reductor un gas producido a partir de gas natural. El
producto obtenido en estado sólido se funde posteriormente en un horno eléctrico de
arco. La capacidad potencial de disminución de emisiones de CO2 es del 70-80%.
La previsión es que esté disponible a escala comercial en 2020.
En el proceso Corex el mineral de hierro o pellets se reducen en un horno
vertical, utilizando como agente reductor los gases producidos en un
horno/gasificador de lecho fluido. El hierro esponja producido en el vertical se
introduce en un horno/gasificador, donde se gasifica el carbón con oxígeno puro y se
funde el hierro esponja. Los gases producidos en el horno vertical se enfrían, se
depuran y se recirculan parcialmente al horno vertical, el resto dado su poder calorífico
pueden utilizarse para co-generación.
El proceso Finex es similar al Corex, diferenciándose de éste en que la reducción
del mineral de hierro se produce en una serie de reactores de lecho fluido en
serie pasando posteriormente a un horno/gasificador donde se funde el hierro esponja
y se produce un gas de síntesis con alto contenido en H2 que es el agente reductor
utilizado en los reactores de lecho fluido.
Iniciativas para la demostración de procesos de captura de CO2
en plantas de producción de acero
Tecnologías CAC: Captura de CO2 en siderurgia
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Proceso siderúrgico HIsarna:
Esta tecnología combina el precalentamiento del carbón y su pirólisis en un reactor
(ciclón) donde se funde el mineral de hierro que se introduce conjuntamente con
oxígeno y, en la parte inferior de este ciclón, el mineral de hierro fundido se reduce
con el carbón pirolizado.
El calor necesario para la reacción de reducción se obtiene de la combustión del
CO producido de la reducción del mineral de hierro con oxígeno puro. Los gases
resultantes ascienden por el convertidor hasta el ciclón donde finaliza su combustión y
salen por la parte superior del ciclón con un alto contenido en CO2. La previsión es
que esté disponible a escala comercial en 2030.
Iniciativas para la demostración de procesos de captura de CO2
en plantas de producción de acero
Tecnologías CAC: Captura de CO2 en siderurgia
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Proceso siderúrgico Ulcowin:
Es un proceso de electrólisis en el que se hace pasar una corriente eléctrica desde
un ánodo inerte a un cátodo a través de una solución alcalina a una temperatura
ligeramente superior a los 100 ºC. El mineral de hierro actúa como cátodo y se reduce
cediendo electrones de Fe3+ que se depositan en el ánodo.
Este proceso se ha demostrado a escala de laboratorio, sin embargo todavía se
necesita un mayor desarrollo para pasar a escala de demostración. La previsión es
que esté disponible a escala comercial en 2040.
Iniciativas para la demostración de procesos de captura de CO2
en plantas de producción de acero
Autor: Prof. Sadoway, MIT
Tecnologías CAC: Transporte de CO2
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Todas las conducciones de CO2 que están actualmente en operación se han fabricado con
acero al carbono, sin embargo deben tomarse ciertas precauciones:
Presencia de agua:
El control de la presencia de agua es un condicionante crítico a considerar en el
diseño y operación de los futuros ceoductos. Será muy importante después de la
prueba hidráulica vaciar y secar perfectamente la conducción.
Otro problema importante asociado a la presencia de agua es la formación de
hidratos que pueden llegar a obstruir válvulas e incluso la propia tubería.
Revestimiento interno de las conducciones:
A diferencia de las de gas natural, que se revisten interior y exteriormente, en el caso
del CO2 las tuberías de acero al carbono no necesitan protección interna contra
la corrosión siempre que se evite la presencia de agua.
Prevención y control de la fractura:
Los posibles efectos adversos que puedan generar las impurezas sobre el acero
hacen necesario aumentar la resistencia a la fractura y limitar la dureza máxima.
Será necesario caracterizar mecánicamente los aceros aptos para el transporte
de CO2 mediante ensayos específicos que determinen la forma de la fractura y su
mecanismo de propagación. En este sentido, será preciso el empleo de aceros con
elevadas resiliencias a las bajas temperaturas.
Aspectos a tener en cuenta
Tecnologías CAC: Almacenamiento de CO2
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Los largos periodos de tiempo considerados para el almacenamiento del CO2 implican unos
requerimientos específicos en el diseño y ejecución de los pozos y en los
procedimientos para su abandono.
Algunos de los aspectos a considerar son los materiales de revestimiento de los sondeos
y tuberías de inyección:
La capacidad de corrosión del CO2 asociada a la humedad y composición de los
gases, que se pretenden inyectar, es un aspecto importante a la hora de seleccionar
los aceros o los materiales alternativos a utilizar en los revestimientos de los
pozos y los tubos de inyección.
El papel del acero en los almacenamientos geológicos
Fuente: Informe Especial del IPCC sobre Captura y Almacenamiento de CO2.
1. Reservorios de petróleo y gas agotados
2. Uso del CO2 para la recuperación de petróleo
3. Acuíferos salinos profundos
4. Capas de carbón profundas no explotables
5. Uso del CO2 para la recuperación de metano
6. Otras opciones de almacenamiento de CO2
Petróleo y gas
Inyección de CO2
CO2 almacenado
Sistema principal
en España
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Para más información:
facebook.com/pteco2
twitter.com/pteco2
www.pteco2.es