Vicente GabaldónInstituto Geológico y Minero de España
Almacenamiento geológico de CO2Una alternativa para la mitigación del
cambio climático
Áreas y estructuras favorables para el almacenamiento geológico de CO2 en España
Zaragoza, 25 de marzo de 2010
2Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
El Calentamiento global
Reducción de Emisiones de CO2
Menor Calentamiento Global
Mitigación del Cambio Climático
Emisiones de CO2 Calentamiento Global Cambio Climático
3Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Cambio Climático: Visión geológica vs. Visión antropocéntrica
El Calentamiento global
4Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Fuente: Mann et al. (1999)
Variación reciente de la temperaturaEl Calentamiento global
5Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
El Calentamiento global
la concentración de CO2 en la atmósfera ha alcanzado una cifra récord (387 ppm). Esto significa un crecimiento de casi el 40 por ciento desde la revolución industrial y la cifra más alta de los últimos 650.000 años.
6Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
IPCC, IV Informe de Evaluación:“El calentamiento global es inequívoco y se atribuye a la acción del hombre con una probabilidad superior al 90%”.
Informe Stern, sobre la Economía del Cambio Climático (Oct-2006):“Nuestras acciones en las décadas inmediatamente venideras pueden implicar el riesgo de una disrupción de la actividad económica y social durante el resto de este siglo y el siguiente, de una escala parecida a la de las grandes guerras”.“Cualquier acción de mitigación es más barata que no hacer nada”
“Se necesita una inversión equivalente al 1% del PIB mundial para mitigar los efectos del cambio climático. De no hacerse dicha inversión el mundo se expondría a una recesión que podría alcanzar el 20% del PIB global”.
Cambio Climático: efectos económicos
7Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Directiva 2009/31/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al almacenamiento geológico
de dióxido de carbono …Diario Oficial de la Unión Europea, 5 de Junio 2009
[…] se podrían almacenar 7 millones de toneladas de CO2 de aquí a 2020, y hasta 160 millones de toneladas de aquía 2030, […] las emisiones de CO2 que se eviten en 2030podrían representar aproximadamente el 15 % de las reducciones exigidas en la Unión.
Contexto político
8Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Requerimientos técnicos de la Directiva Europea
Análisis de datos geológicos y geofísicos suficientes para establecer un modelo 3D del complejo de almacenamiento de CO2, y de las zonas adyacentes.Caracterización del comportamiento dinámico del almacenamiento, basado en modelos 4D que incluyan simulaciones de inyección de CO2 a diversos intervalos de tiempo. Caracterización y evaluación de riesgos de fuga de CO2 del complejo de almacenamiento, teniendo especialmente en cuenta la afección a la salud humana y al medio ambiente.
Contexto político
9Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
ESTRATEGIA ESPAÑOLA DE CAMBIO CLIMÁTICO Y ENERGÍA LIMPIA
HORIZONTE 2007-2012-2020
Áreas de Actuación:- Cooperación institucional- Mecanismos de flexibilidad- Cooperación internacional y Coop. con países en desarrollo- Comercio de emisiones- Sumideros- Captura y Almacenamiento Geológico de CO2- Sectores difusos- Adaptación- Información y sensibilización- Investigación, desarrollo e innovación- Medidas horizontales
Contexto político
10Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Plan de acción para Captura y Almacenamiento de CO2
- Determinar el potencial de esta tecnología en España- Desarrollar la I+D+i necesaria tanto para la captura como para
el almacenamiento de CO2, en colaboración con los centros de investigación nacionales y con las empresas del sector
- Evaluar la aplicación de esta tecnología como opción de mitigación dentro del conjunto nacional de medidas
- Cuantificar la cantidad de CO2 disponible para su captura y almacenamiento en las instalaciones españolas
- Desarrollar un marco jurídico de referencia
ESTRATEGIA ESPAÑOLA DE CAMBIO CLIMÁTICO Y ENERGÍA LIMPIAHORIZONTE 2007-2012-2020
Contexto político
11Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Elementos de la tecnología CAC
Captura(Tecnología)
Transporte(Infraestructuras)
Almacenamiento(Geología y Tecnología)
Tecnología CAC
12Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
1. Reservorios de petróleo y gas agotados2. Uso del CO2 de para la recuperación de
petróleo3. Acuíferos salinos profundos4. Capas de carbón profundas no explotables5. Uso del CO2 para la recuperación de metano6. Otras opciones de almacenamiento de CO2
Petróleo y gasInyección de CO2 CO2 almacenado
Alternativas para el almacenamiento geológico de CO2
Almacenamiento Geológico de CO2
13Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
- 1 tonelada de CO2 en superficie (0º C y 1 bar), ocupa 509 m3
- 1 tonelada de CO2 en estado supercrítico (35º C y 80 bares), ocupa 1,4 m3
- 1 tonelada de CO2 en el subsuelo (a profundidad >800 m) ocuparía aproximadamente 18 m3 de roca almacén, considerando una porosidad del 20% y desplazando un 40% del agua contenida
Capacidad de almacenamiento geológico de CO2
Almacenamiento Geológico de CO2
14Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Para el cálculo de la capacidad de almacenamiento se utiliza lasiguiente ecuación:
MCO2 = A . h . Φ . ρco2 . Seffdonde:MCO2: Capacidad de almacenamiento de CO2 (t)A: Área del acuífero regional o de la estructura (m2)h: Espesor neto de la formación almacén (m)Φ: Porosidad media del almacén (%)ρco2: Densidad del CO2 en condiciones del almacén (t/m3)Seff: Factor de eficiencia almacenamiento (estimado o conocido)
La densidad de CO2 varía con la profundidad y es función de la presión y de la temperatura.El factor de eficiencia de almacenamiento refleja la cantidad de volumen de poros que pueden ser saturados con CO2 en la formación.
Almacenamiento Geológico de CO2
15Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Objetivo: Confinamiento permanente de CO2 en el subsuelo, en condiciones seguras para las personas, las instalaciones y el medio ambiente, con el fin de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera.
Almacenamiento Geológico de CO2
Requisito: Existencia en el subsuelo de pares de formaciones geológicas Almacén/Sello, superpuestas, con espesor y extensión suficiente, y en condiciones estructurales, que garanticen la estanqueidad del almacenamiento.
16Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Tiempo (años)
Adsorción
Mineralización
Disolución CO2
Inyección CO2
Difusión del CO2 enEl almacenamiento
Almacenamiento geológico de CO2Procesos/tiempo
Almacenamiento Geológico de CO2
17Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Emisiones de CO2. Inventario de Instalaciones industriales
• 227 instalaciones • 186 Mt de CO2 en 2007• 42% del total de emisiones
Almacenamiento Geológico de CO2
18Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Almacenamiento Geológico de CO2
19Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Objetivos generales:
- Selección de 40-60 áreas con estructuras geológicas capaces de almacenar, en condiciones de seguridad para las personas y el medio ambiente, un volumen de CO2 suficiente como para reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono de origen antropogénico.
- Caracterización geológica en 3D de las áreas seleccionadas. Estimación de su capacidad de almacenamiento de CO2 y priorización/jerarquización de las mismas.
Selección de áreas y estructuras geológicas
20Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Catálogo de estructuras Geológicas. Capacidad de almacenamiento
CD PE
IT
BT
Selección de áreas y estructuras geológicas
21Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
- Análisis e interpretación de la información geocientífica existente: geológica, geofísica, líneas sísmicas y registros de sondeos profundos. Caracterización petrofísica de las formaciones almacén y sello.
- Realización de mapas de isobatas, de isopacas, cortes geológicos. Integración de la información en modelos 3D
- Elaboración de modelos de funcionamiento hidrogeológico profundo para determinar el contexto hidrodinámico de las grandes unidades litoestratigráficas.
- Realización de sondeos cortos con recuperación de testigo continuo. Estudios de porosidad y permeabilidad in situ y en laboratorio. Ensayos de inyección de CO2 en cámara hiperbárica.
Selección de áreas y estructuras geológicas. Tareas
22Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Tareas
- Identificación, delimitación y caracterización geológica e hidrogeológica de áreas y estructuras favorables para el almacenamiento geológico de CO2.
- Modelización geológica 3D geométrica y matemática de las estructuras seleccionadas, bases de datos.
- Panel de expertos para la identificación y valoración de criterios, parámetros y rangos de favorabilidad para el almacenamiento geológico de CO2.
- Aplicación del método Delphi para el consenso de valores de favorabilidad y fiabilidad.
- Aplicación de criterios y jerarquización-priorización de las estructuras seleccionadas
23Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
24Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Mapa de isobatasSuperficie límite paleozoico – cobertera
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
25Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Superficie límite paleozoico – coberteraModelo digital
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
26Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Superficie Techo Facies KeuperModelo digital
27Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Mapa de Isobatas de Triásico
28Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Superficie base Facies UtrillasModelo digital
29Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Mapa de Isobatas del Jurásico s.l.
30Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Superficie Terciario - InfrayacenteModelo digital
31Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Mapa de isobatas del Cretácico
32Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Modelos digitales de superficies de referencia regionales
33Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Cortes geológicos regionales georreferenciados en 3D
34Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Perfiles sísmicos. Sondeos
35Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
36Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Mapas piezométricos
37Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Calidad de las aguas subterráneas
38Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Figuras de protección ambiental
39Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas. Fase Regional
Modelo de funcionamiento hidrogeológico profundo
40Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Modelo de funcionamiento hidrogeológico profundo
41Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
Caracterización geométrica de estructuras favorables
42Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
Caracterización geométrica de estructuras favorables en 3D
43Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
Caracterización geométrica de estructuras favorables en 3D
44Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
ISOBATAS TECHO
Espesor aprox. de la unidad: 50 m
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
Caracterización geométrica de estructuras favorables en 3D
45Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
46Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
Caracterización petrofísica de estructuras favorables en 3D
47Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
48Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Selección de áreas y estructuras geológicas s.s.
49Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
ObjetivosDefinir y aplicar criterios, parámetros y rangos de carácter geológico, hidrogeológico, ambiental, socio-económico, etc., que permitan priorizar-jerarquizar las áreas y estructuras seleccionadas como potenciales almacenamientos geológicos de CO2
Tareas- Identificación y evaluación de Criterios de favorabilidad
y de Fiabilidad. Aplicación del método Delphi.- Aplicación de criterios de favorabilidad a estructuras
geológicas seleccionadas
Panel de expertos
50Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Panel de expertos
Criterios Científico-Técnicos
• Calidad de la formación almacén (FA)• Calidad de la formación sello (FS)• Tipo estructura• Capacidad almacenamiento• Hidrogeología profunda• Recursos hidrogeológicos potencialmente afectados• Recursos mineros potencialmente afectados• Comportamiento dinámico almacén
51Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
Criterios ambientales y socio-económicos
• Preservación Eficiencia fuentes emisoras• Eficiencia proceso CAC (otros)• Bienestar población territorio y medio ambiente• Impacto económico• Aceptación social
Criterios de fiabilidad de la información
• Tipología de información. Métodos y técnicas científicas• Fiabilidad tipología información• Fiabilidad datos origen• Valoración experta de la credibilidad de los datos
Panel de expertos
52Áreas y estructuras geológicas susceptibles de albergar almacenamientos de CO2 en EspañaZaragoza 25 de marzo de 2010
+ -
+
FAVORABILIDAD ELEVADA A PARTIR DE INFORMACIÓN
FIABLE
Emplazamiento a considerar especialmente
BAJA FAVORABILIDAD A PARTIR DE INFORMACIÓN
FIABLE
Probable emplazamiento a descartar
-
FAVORABILIDAD ELEVADA A PARTIR DE INFORMACIÓN
POCO FIABLE
Las buenas expectativas sugieren invertir en mayor
conocimiento
BAJA FAVORABILIDAD A PARTIR DE INFORMACIÓN
POCO FIABLE
Probable ampliación de estudios aún a riesgo de resultados desfavorables
FIABI
LIDAD
FAVORABILIDAD
Panel de expertos