Análisis de ciclo de vida de la captura, uso y almacenamiento del bióxido de carbono de una central de generación eléctrica para la recuperación mejorada de petróleo

Abstract

La aplicación temprana de la tecnología de captura, uso y almacenamiento geológico final de bióxido de carbono (CCUS) es una opción de mitigación climática cuando existe una cercanía geográfica de las plantas de generación de electricidad a campos de petróleo y gas donde se puede hacer una recuperación secundaria de hidrocarburos. En esta Tesis Doctoral se desarrolló un modelo CCUS que es evaluado con la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para estimar la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) de una central hipotética de generación eléctrica de ciclo combinado que emplea gas natural como combustible (NGCC). Los resultados se comparan con otras tecnologías del sector eléctrico como las carboeléctricas supercríticas, la geotermia, las minihidráulicas, las centrales eólicas y las nucleoeléctricas. Las fronteras del sistema CCUS analizado abarcan la extracción de gas natural, su procesamiento y transporte, la central de generación eléctrica, la captura de bióxido de carbono (CO2) y su transporte, la recuperación mejorada de petróleo (EOR) y el monitoreo ambiental del almacenamiento geológico final. Se definieron tres unidades funcionales para el modelo: megajoules (MJ) para la producción de energía primaria, kilowatt hora (kWh) para la producción de electricidad y Barriles de petróleo (bbl). El impacto ambiental en cambio climático del sistema CCUS evaluado es de 0.044 kgCO2e/MJ. La central NGCC dentro del sistema CCUS emitiría 0.177 kgCO2e/kWh, lo que representa el 21% de las emisiones de una carboeléctrica supercrítica, 36% de lo que emite una central NGCC sin captura de CO2 y 24% menos GEI de lo que emite una central geotérmica en ciclo de vida. El barril de petróleo producido sólo por la práctica EOR dentro del sistema CCUS evaluado tiene una huella de carbono de 38 kgCO2e/bbl, que es 37% más bajo que el valor promedio histórico de EUA. Desde un enfoque de “pozo a pozo”, cerrando el ciclo de carbono en la producción de energía primaria, la tecnología CCUS es competitiva con las energías renovables.

Early projects of Carbon Capture, Use and Geological Storage (CCUS) could be feasible when fossil fuel-power plants are close to oil and gas reservoirs where CO2-Enhanced Oil Recovery (EOR) technologies are applicable. This Thesis includes estimates for greenhouse gas (GHG) emissions caused in a hypothetical CCUS case with a Natural Gas Combined Cycle power plant (NGCC), which were obtained by using Life-Cycle Assessment (LCA) methodology. This research comprises a comparison with other electricity-generation technologies, including Super Critical Pulverized Carbon (SCPC), NGCC without CO2 capture, geothermal, mini-hydro, wind and nuclear ones. The LCA stages that were undertaken in this study were natural gas supply system, electricity generation, CO2 capture, CO2 transport, EOR operations and environmental monitoring. Three different functional units were used in this study: MJ, kWh and produced oil barrel (bbl). Results indicate that energy produced by the described CCUS system has an environmental impact on climate change of 0.044 kgCO2e/MJ. The NGCC power plant with carbon capture unit would produce 0.177 kgCO2e/kWh, representing about 21% and 36% of the estimated values for the SCPC and NGCC (without CCS) cases respectively, and about 24% less greenhouse gas emissions than the geothermal scenario. The oil produced in the EOR activity has a greenhouse gas emissions of 38 kgCO2e/bbl, 37% less than the historical average in the US. In a “well to well” approach, closing the carbon cycle during primary energy production may become a competitive technology to renewable energy sources.