Made available in DSpace on 2016-02-12T01:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000477183-Texto+Completo-0.pdf: 4166195 bytes, checksum: 914f8cc6a45d8edc0b72d48dc67658f2 (MD5) Previous issue date: 2015 / The contribution of anthropogenic emissions to the intensification of the greenhouse effect and consequent environmental change shows, once again, the need to find mitigation measures to the problem. In this context, the technology of Bioenergy with Carbon Capture and Geological Storage (BECCS) has emerged as a promising alternative for reducing emissions. BECCS projects are based on the concept of generating negative emissions by capturing CO2 from the biomass burning or processing, for example, for biofuel production, and storage in geological reservoirs. The implementation of such projects in Brazil is interesting due to two factors: a) the significant production of ethanol from biomass and b) the occurrence of extensive sedimentary basins with potential reservoirs for storage. This study aims to determine the potential to reduce Brazilian emissions through geological storage of carbon dioxide resulting from ethanol production. Thus, the source-sink matching methodology was applied using a Geographic Information System (GIS) with georeferenced data from stationary emission sources (ethanol plants), transport networks (pipelines) and storage sites (wells and sedimentary basins). In this way, it was possible to determine areas (clusters) with potential for deployment of BECCS projects, evaluating them in terms of volume of CO2 emissions (CO2 avoided potential). / A contribuição das emissões antropogênicas na intensificação do efeito estufa e consequentes alterações ambientais evidencia, mais uma vez, a necessidade de se encontrar medidas de mitigação para o problema. Neste contexto, as tecnologias de captura e armazenamento de carbono com bioenergia (BECCS, do inglês Bioenergy with Carbon Capture and Geological Storage) surgem como uma alternativa promissora para a redução das emissões. Projetos de BECCS se baseiam no conceito de gerar emissões negativas por meio da captura do CO2 proveniente da queima ou processamento de biomassa, por exemplo, para produção de biocombustível, e posterior armazenamento em reservatório geológico. A aplicação de projetos deste tipo no Brasil é interessante devido a dois fatores: a) a significativa produção de etanol no país a partir de biomassa e b) a extensa ocorrência de bacias sedimentares com reservatórios potenciais para armazenamento.O presente estudo se propõe a determinar o potencial de redução das emissões brasileiras através do armazenamento geológico de dióxido de carbono resultante da produção de etanol. Para isso, foi aplicada a metodologia de associação fonte-reservatório (source-sink matching) utilizando um Sistema de Informações Geográficas (SIG) com dados georreferenciados de fontes emissoras estacionárias (plantas de etanol), redes/sistemas de transporte (dutos) e locais de armazenamento (poços e bacias sedimentares). Desta forma foi possível determinar áreas com potencial para implantação de projetos de BECCS e avaliá-las quanto ao potencial de emissões evitadas.

Made available in DSpace on 2014-11-01T01:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000462321-Texto+Completo-0.pdf: 17088803 bytes, checksum: feaf7da9def19abf0f0ec625d1078754 (MD5) Previous issue date: 2014 / The world's dependence on fossil fuels for power generation is causing an increase in the atmosphere CO2 concentration and leading to global warming. Alternatives are being developed to stabilize or even to reduce the CO2 levels in the atmosphere. Among them stands out the Carbon Geological Storage, which consists of storing permanently CO2 in suitable geological reservoirs and thus mitigate climate change. In this sense, the study of CO2 - rock - fluid interactions is essential for the understanding of the processes involved during the storage phase and safety of storage. This work aims to study caprocks and reservoir rocks from the Furnas and Ponta Grossa Formations of the Paraná Basin for carbon geological storage. The interaction between CO2-rock-fluid was studied simulating the geological conditions in laboratory experiments with high pressure (150 bar) reactors. Rock characterization pre-and postexperiments analyzes in Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Diffractometer (XRD) were performed. Analysis of saline solution before and after the experiment was performed by Optical Emission Spectroscopy Inductively Coupled Plasma (ICP - OES) to identify ions present in solution. The results of this work demonstrated that the tested reservoirs and caprocks have limited interactions with CO2 resulting in limited mineral trapping mechanisms and high mineralogy integrity. / A dependência mundial no uso de combustíveis fósseis para geração de energia está causando um aumento na concentração de CO2 na atmosfera e gerando mudanças no clima. Alternativas estão sendo desenvolvidas para estabilizar ou mesmo reduzir os níveis de CO2 na atmosfera. Entre eles destaca-se o Armazenamento Geológico de Carbono, que consiste em armazenar permanentemente o CO2 em reservatórios geológicos adequados e, assim, mitigar as emissões de CO2. Neste sentido, o estudo das interações que ocorrem entre o CO2 - rocha - fluido é essencial para a compreensão dos processos envolvidos durante a fase de armazenamento e para a segurança envolvida no processo. Este trabalho tem como objetivo estudar amostras de rocha selo (Formação Ponta Grossa) e rochas reservatório (Formação Furnas) da Bacia do Paraná simulando o processo de armazenamento geológico de carbono.A interação entre a água CO2- rocha- fluido foi estudada através de experimentos em escala de laboratório, simulando as condições geológicas em reatores. Para a caracterização das rochas pré e pós experimentos foram realizadas analises em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e Difratômetro de raios-X (DRX). Análise da solução salina antes e após os experimentos foram realizados por Espectroscopia de Emissão Ótica plasma indutivamente acoplado (ICP - OES) para identificar os íons presentes na solução. Os resultados destes estudos demonstraram que os reservatórios e selos testados possuem limitada interação com CO2 resultando em baixo aprisionamento mineral evidenciado e alta integridade mineralógica.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 462321.pdf: 17088803 bytes, checksum: feaf7da9def19abf0f0ec625d1078754 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / The world's dependence on fossil fuels for power generation is causing an increase in the atmosphere CO2 concentration and leading to global warming. Alternatives are being developed to stabilize or even to reduce the CO2 levels in the atmosphere. Among them stands out the Carbon Geological Storage, which consists of storing permanently CO2 in suitable geological reservoirs and thus mitigate climate change. In this sense, the study of CO2 - rock - fluid interactions is essential for the understanding of the processes involved during the storage phase and safety of storage. This work aims to study caprocks and reservoir rocks from the Furnas and Ponta Grossa Formations of the Paran? Basin for carbon geological storage. The interaction between CO2-rock-fluid was studied simulating the geological conditions in laboratory experiments with high pressure (150 bar) reactors. Rock characterization pre-and postexperiments analyzes in Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Diffractometer (XRD) were performed. Analysis of saline solution before and after the experiment was performed by Optical Emission Spectroscopy Inductively Coupled Plasma (ICP - OES) to identify ions present in solution. The results of this work demonstrated that the tested reservoirs and caprocks have limited interactions with CO2 resulting in limited mineral trapping mechanisms and high mineralogy integrity. / A depend?ncia mundial no uso de combust?veis f?sseis para gera??o de energia est? causando um aumento na concentra??o de CO2 na atmosfera e gerando mudan?as no clima. Alternativas est?o sendo desenvolvidas para estabilizar ou mesmo reduzir os n?veis de CO2 na atmosfera. Entre eles destaca-se o Armazenamento Geol?gico de Carbono, que consiste em armazenar permanentemente o CO2 em reservat?rios geol?gicos adequados e, assim, mitigar as emiss?es de CO2. Neste sentido, o estudo das intera??es que ocorrem entre o CO2 - rocha - fluido ? essencial para a compreens?o dos processos envolvidos durante a fase de armazenamento e para a seguran?a envolvida no processo. Este trabalho tem como objetivo estudar amostras de rocha selo (Forma??o Ponta Grossa) e rochas reservat?rio (Forma??o Furnas) da Bacia do Paran? simulando o processo de armazenamento geol?gico de carbono. A intera??o entre a ?gua CO2- rocha- fluido foi estudada atrav?s de experimentos em escala de laborat?rio, simulando as condi??es geol?gicas em reatores. Para a caracteriza??o das rochas pr? e p?s experimentos foram realizadas analises em Microsc?pio Eletr?nico de Varredura (MEV) e Difrat?metro de raios-X (DRX). An?lise da solu??o salina antes e ap?s os experimentos foram realizados por Espectroscopia de Emiss?o ?tica plasma indutivamente acoplado (ICP - OES) para identificar os ?ons presentes na solu??o. Os resultados destes estudos demonstraram que os reservat?rios e selos testados possuem limitada intera??o com CO2 resultando em baixo aprisionamento mineral evidenciado e alta integridade mineral?gica.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-02-11T10:17:22Z No. of bitstreams: 1 TES_CLAUDIA_XAVIER_MACHADO_COMPLETO.pdf: 4166195 bytes, checksum: 914f8cc6a45d8edc0b72d48dc67658f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-11T10:17:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_CLAUDIA_XAVIER_MACHADO_COMPLETO.pdf: 4166195 bytes, checksum: 914f8cc6a45d8edc0b72d48dc67658f2 (MD5) Previous issue date: 2015-11-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The contribution of anthropogenic emissions to the intensification of the greenhouse effect and consequent environmental change shows, once again, the need to find mitigation measures to the problem. In this context, the technology of Bioenergy with Carbon Capture and Geological Storage (BECCS) has emerged as a promising alternative for reducing emissions. BECCS projects are based on the concept of generating negative emissions by capturing CO2 from the biomass burning or processing, for example, for biofuel production, and storage in geological reservoirs. The implementation of such projects in Brazil is interesting due to two factors: a) the significant production of ethanol from biomass and b) the occurrence of extensive sedimentary basins with potential reservoirs for storage. This study aims to determine the potential to reduce Brazilian emissions through geological storage of carbon dioxide resulting from ethanol production. Thus, the source-sink matching methodology was applied using a Geographic Information System (GIS) with georeferenced data from stationary emission sources (ethanol plants), transport networks (pipelines) and storage sites (wells and sedimentary basins). In this way, it was possible to determine areas (clusters) with potential for deployment of BECCS projects, evaluating them in terms of volume of CO2 emissions (CO2 avoided potential). / A contribui??o das emiss?es antropog?nicas na intensifica??o do efeito estufa e consequentes altera??es ambientais evidencia, mais uma vez, a necessidade de se encontrar medidas de mitiga??o para o problema. Neste contexto, as tecnologias de captura e armazenamento de carbono com bioenergia (BECCS, do ingl?s Bioenergy with Carbon Capture and Geological Storage) surgem como uma alternativa promissora para a redu??o das emiss?es. Projetos de BECCS se baseiam no conceito de gerar emiss?es negativas por meio da captura do CO2 proveniente da queima ou processamento de biomassa, por exemplo, para produ??o de biocombust?vel, e posterior armazenamento em reservat?rio geol?gico. A aplica??o de projetos deste tipo no Brasil ? interessante devido a dois fatores: a) a significativa produ??o de etanol no pa?s a partir de biomassa e b) a extensa ocorr?ncia de bacias sedimentares com reservat?rios potenciais para armazenamento. O presente estudo se prop?e a determinar o potencial de redu??o das emiss?es brasileiras atrav?s do armazenamento geol?gico de di?xido de carbono resultante da produ??o de etanol. Para isso, foi aplicada a metodologia de associa??o fonte-reservat?rio (source-sink matching) utilizando um Sistema de Informa??es Geogr?ficas (SIG) com dados georreferenciados de fontes emissoras estacion?rias (plantas de etanol), redes/sistemas de transporte (dutos) e locais de armazenamento (po?os e bacias sedimentares). Desta forma foi poss?vel determinar ?reas com potencial para implanta??o de projetos de BECCS e avali?-las quanto ao potencial de emiss?es evitadas.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-08-24T17:21:53Z No. of bitstreams: 1 DIS_MARCELO_JARDIM_CONSTANT_COMPLETO.pdf: 3807363 bytes, checksum: 6921af716e8d8e0e50af37940efce439 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T17:21:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_MARCELO_JARDIM_CONSTANT_COMPLETO.pdf: 3807363 bytes, checksum: 6921af716e8d8e0e50af37940efce439 (MD5) Previous issue date: 2015-11-30 / Gas tracers are widely used to control effects in various areas of research, but its implementation has yet to be proven specifically in the case of CO2 monitoring in geological storage sites, so that the gas percolation system is designed to test the feasibility the use of gas tracers as indicators of CO2 in geological storage of carbon projects. The tracer gas injection system is a set of stainless steel connections, which occurs percolation of the tracer gas (octafluoropropane), mixed with carbon dioxide within a porous structure bench simulating the migration of this gas in the assembly. The gaseous tracers are markers that allow information about the migration of CO2 in porous media. Perfluorocarbons are gas tracers used in CO2 storage experiments. The octafluoropropane (C3F8) is a nonflammable fluorocarbon is commonly used in the semiconductor industry, but here in this paper was tested as a tracer for CO2. The bench injection system for gaseous tracer test was presented as a tool for a preliminary understanding of C3F8 tracer gas for CO2. The gases in the study were injected into a tube containing a porous medium, medium sand, to test the marker function of C3F8. Different injection times were tested and collected in thermal desorption tubes (CATs). The gas outlet of this tube were collected and analyzed by gas chromatography with an electron capture detector (ECD) coupled to a heat Desorption. Both C3F8 as CO2 were detected in all experiments indicating the possibility of C3F8 have passed through the porous medium with the CO2. The findings of this study and suggestions made based on it will help in further work related to the monitoring of CO2 and geological storage of carbon. / Tra?adores de g?s s?o amplamente utilizados para efeitos de controle em v?rias ?reas de investiga??o, mas sua implementa??o ainda precisa ser comprovada especificamente no caso de monitoriza??o de CO2 em locais de armazenamento geol?gico, para isso o sistema de percola??o de gases foi desenvolvido para testar a viabilidade do uso de tra?adores gasosos como indicadores de CO2 em projetos de armazenamento geol?gico de carbono. O sistema de inje??o de tra?adores gasosos ? um conjunto de conex?es de a?o inox onde ocorre a percola??o do tra?ador gasoso (octafluoropropano) misturado ao di?xido de carbono, por dentro de uma estrutura porosa, simulando em bancada a migra??o desse g?s no conjunto. Os tra?adores gasosos s?o marcadores que permitem obter informa??es sobre a migra??o do CO2 em meios porosos. Os perfluorocarbonos s?o tra?adores gasosos utilizados em experimentos de armazenamento de CO2. O octafluoropropano (C3F8) ? um fluorocarbono n?o inflam?vel ? comumente utilizado na ind?stria em semicondutores, mas aqui neste trabalho foi testado como um tra?ador para o CO2. O sistema de inje??o de bancada para teste de tra?adores gasosos se apresentou como uma ferramenta para uma compreens?o preliminar do g?s marcador C3F8 para o CO2. Os gases no estudo foram injetados em um tubo que continha um meio poroso, areia de granulometria m?dia, para testar a fun??o marcadora do C3F8. Diferentes tempos de inje??o foram testados e coletados em tubos de dessor??o t?rmica (CATs). Os gases de sa?da desse tubo foram coletados e analisados por cromatografia gasosa com um detector de captura de el?trons (ECD) acoplado a um dessorvedor t?rmico. Tanto o C3F8 quanto o CO2 foram detectados em todos os experimentos, indicando a possibilidade do C3F8 ter atravessado o meio poroso junto ao CO2. As conclus?es desse trabalho e as sugest?es feitas baseadas nele auxiliar?o em novos trabalhos relacionados com o monitoramento do CO2 e armazenamento geol?gico de carbono.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-10-13T13:38:24Z No. of bitstreams: 1 TES_ADRIANA_LOPES_BARROS_COMPLETO.pdf: 7070141 bytes, checksum: 682e0f84015dd3c249bd46a47833928a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-13T13:38:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_ADRIANA_LOPES_BARROS_COMPLETO.pdf: 7070141 bytes, checksum: 682e0f84015dd3c249bd46a47833928a (MD5) Previous issue date: 2015-03-03 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The technology for CO2 capture and storage (CCS) consists in the CO2 capture and separation, transport and injection into geological reservoirs and is an important technology to mitigate environmental impacts. Oil and gas reservoirs, saline aquifers and deep layers of coal are options with great potential for CO2 storage. However, for storage of large amounts of CO2, it should be in supercritical state. Failure by corrosion, mainly induced by CO2, is a concern of using this technology once it requires integrity of materials used in the wells for long periods of time. However, many of the steels used in casings have a low performance in CO2 rich environments. The corrosion rate depends on the structure and morphology of corrosion scales formed on the steel surface and the environmental conditions as chemical composition of the corrosive medium, temperature, pressure and exposure time. This work has as main objective to investigate the corrosion of SAE 1010, API K55 and N80 steels at high CO2 pressure in different corrosive media, simulating scenarios present in CO2 injection wells for purposes of geological storage of carbon. Corrosion was evaluated at a pressure of 15 MPa using different temperatures (50?C and 90?C) in CO2 saturated aqueous solutions containing NaCl or CaCl2 and wet supercritical CO2. The morphology and the chemical composition of the films of corrosion products depended on steel, temperature, corrosive environment and the type of salt present. The thickness of corrosion scales had no direct relationship with the corrosion rate. The API N80 steel exihibited the higher corrosion rate in aqueous solution containg NaCl, while the SAE 1010 steel presented higher corrosion rate in aqueous solution with CaCl2. Electrochemical measurements indicate that the corrosion rates of steels can decrease with time of exposure to the corrosive environment, once corrosion scales exhibited characteristics of protection hindering the diffusion of ionic species through the film. The analysis of the corrosion of carbon steel in different conditions of geological storage process is complex, once it was observed that the way each parameter affects corrosion depends on the steel, not only in terms of chemical composition but also the microstructure. / A tecnologia de captura e armazenamento de CO2 (CCS) consiste na captura, separa??o, transporte e inje??o de CO2 em reservat?rios geol?gicos e ? uma importante tecnologia de mitiga??o de impactos ambientais. Reservat?rios de ?leo e g?s, aqu?feros salinos e camadas de carv?o profundas s?o op??es com grande potencial de utiliza??o para o armazenamento de CO2. Contudo, para que grandes quantidades de CO2 possam ser armazenadas, o CO2 deve estar no estado supercr?tico. A falha por corros?o, principalmente induzida por CO2, constitui uma das preocupa??es para o uso desta tecnologia, uma vez que a integridade dos materiais dos po?os por per?odos de tempos longos ? condi??o essencial. Os a?os utilizados em revestimentos de po?os possuem baixo desempenho em meios ricos em CO2. Este trabalho tem como principal objetivo investigar a corros?o dos a?os SAE 1010, API K55 e API N80 em presen?a de CO2 a alta press?o em diferentes meios corrosivos, simulando cen?rios presentes em po?os para inje??o de CO2 para fins de armazenamento geol?gico de carbono. A corros?o foi avaliada na press?o de 15 MPa, nas temperaturas de 50?C e 90?C, em solu??es aquosas saturadas com CO2 contendo NaCl ou CaCl2 e em CO2 supercr?tico ?mido. A morfologia e a composi??o qu?mica dos filmes de produtos de corros?o variaram com o tipo de a?o, o meio corrosivo, a temperatura, e o sal presente na solu??o. Observou-se que a espessura dos filmes de produtos de corros?o, para os diferentes a?os, n?o tiveram uma rela??o direta com a taxa de corros?o. A taxa de corros?o foi mais elevada no meio aquoso quando comparada com o meio CO2 supercr?tico ?mido. O a?o API N80 apresentou a maior taxa de corros?o no meio aquoso com NaCl, enquanto na solu??o aquosa com CaCl2 foi o a?o SAE 1010. As medidas eletroqu?micas indicam que as taxas de corros?o dos a?os podem diminuir com o tempo de exposi??o ao meio corrosivo, uma vez que em algumas situa??es os filmes de produtos de corros?o apresentaram caracter?sticas de prote??o. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a an?lise do processo de corros?o de diferentes a?os em condi??es de armazenamento geol?gico de carbono ? complexa, uma vez que constatou-se que a maneira que cada par?metro afeta a corros?o depende muito do a?o, n?o s? em termos de composi??o qu?mica, mas tamb?m da microestrutura.

Made available in DSpace on 2014-07-26T02:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000459624-Texto+Completo-0.pdf: 4081568 bytes, checksum: deb8ee15216a9002e8e304b1daaae1b7 (MD5) Previous issue date: 2014 / High consumption of fossil fuels, relentless pursuit for economic development has generated excessive increase of anthropogenic emissions of greenhouse gases (GHGs), particularly of carbon dioxide (CO2). Carbon capture and geological storage is an alternative to mitigate CO2 emissions at industrial scale. This work aims to study the influence of salinity aqueous phase using CO2 in supercritical state on change of physical, chemical, and mineralogical parameters of sandstone reservoir rock, representative of the Furnas Formation in Paraná (PR) State, Brazil, in conditions of geological storage. Experiments were performed about 15 days in stainless steel batch reactors AISI 304 subjected to pressure and constant temperature (120 bar and 75 oC), similar to those found in geological formations. In parallel, PHREEQCv3. 0 code was used to simulate the geological interactions Rock-CO2-Saline solution equilibrium. Characterization of solid was performed with Microscopy in Binocular Loupe, X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and, the aqueous phase was by ICP-OES, for analysis of cations and Ion Chomatography (IC) for analysis of anions. Those techniques converged to the same results where quartz, kaolinite and illite were found as primary mineral in abundance of mineralogical composition of the Furnas rock. Globally, the Furnas sample is not so reactive in the presence of CO2, milli-Q water and saline solution in geological storage conditions. However, partial dissolution of illite and reprecipitation of kaolinite and silica were identified at the lab scale. These results were confirmed by numerical simulations. / Consumo desenfreado de combustíveis fósseis, busca incessante pelo desenvolvimento econômico tem gerado excessivo aumento das emissões antrópicas de gases de efeito estufa (GEE), principalmente de dióxido de carbono (CO2). A captura e o armazenamento geológico de carbono é uma alternativa para mitigar as emissões de CO2 na escala industrial. Esse trabalho visa estudar a influência da salinidade da fase aquosa utilizando CO2 em estado supercrítico na alteração dos parâmetros físicos, químicos, e mineralógicos da rocha de arenito de reservatório, representativa da Formação Furnas no Estado do Paraná (PR), Brasil, em condições de armazenamento geológico. Realizou-se os experimentos durante 15 dias em reatores em batelada de aço inoxidável AISI 304 submetidos à pressão e temperatura constantes (120 bar e 75 oC), idênticas às encontradas nas formações geológicas. Em paralelo, o código PHREEQC-v3. 0 foi utilizado para simular as interações geoquímicas Rocha-CO2-Solução salina ao equilíbrio. Uma caracterização do sólido foi realizada por Microscopia em Lupa Binocular, Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e, da fase aquosa foi por ICP-OES, para análise de cátions, e cromatografia iônica, para análise de ânions. Estas técnicas convergiram para os mesmos resultados, onde quartzo, caulinita e ilita foram encontrados como minerais primários em abundância na composição mineralógica da rocha Furnas. Em geral, a rocha Furnas mostrou-se pouco reativa em presença de CO2, água Milli- Q ou solução salina para fins de armazenamento geológico. Porém, se identificou a dissolução parcial de ilita e a (re)precipitação de sílica e caulinita, em escala laboratorial. Esses resultados foram confirmados pela modelagem numérica.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000449831-Texto+Completo-0.pdf: 4411444 bytes, checksum: ebf58e9f56db71109fbe172787c5d050 (MD5) Previous issue date: 2012 / Coal is one of the most abundant energy resources. The Rio Grande do Sul State has about 90% of all coal in Brazil. This energy source is used in small proportion compared to hydropower plants, for example. But coal is also a strategic resource, it is a complementary source to those used on a larger scale. It is a resource that doesn´t depend on seasonality, and therefore constitutes an important energy security backup. The quest for a greater knowledge and understanding of Brazilian coals situation and its exploitation or in situ use possibilities can contribute to provide an energy resource that today is not considered accessible, especially for the southern region of Brazil. This thesis is focused on the Charqueadas Reservoir, its petrographic characterization, comparison of its theoretical and measured storage capacity for CO2, through sorption tests at the Department of Energy (DOE) laboratories (USA), compared with structural changes in the rock through imaging acquired through computed tomography (CT). These tests will also determine the viability of coalbed production (CBM) and carbon sequestration (CCS). The studied coal has, when taken into account CBM, ECBM and CCS activities, porosities considered normal (in the range of 1 to 5%). As for the permeability for the same activities, it´s considered very low (within the range of hundreds of nanoDarcys).The results of the pre-scans imaging indicate the existence of a high density material in the fractures (cleats), which explains the results of low permeabilities measured on the samples. Imaging using microtomography also showed this feature, indicating high density material filling the microfractures, which consequently reduces the permeability and gas adsorption. The adsorption isotherms indicated a significant amount of CO2 adsorption into the Charqueadas coal micro-structure is possible, but the larger scale results of the core permeability, microtomography, and pre-injection scans (which indicated the existence of a high density material filling fractures) revealed fluid motion within the coal would be difficult. This result was confirmed by the core-scale sorption tests in the coal samples, which indicated that sorption of CO2 in the Charqueadas Deposit would not be easily carried out. / O carvão é um dos recursos energéticos mais abundantes da humanidade. O Rio Grande do Sul contém cerca de 32 bilhões de toneladas de recursos, que representam 90% de todo carvão de nosso País. Esta fonte de energia é utilizada em pequena proporção quando comparada à energia gerada em hidrelétricas, por exemplo. Porém o carvão é um recurso estratégico do qual não se pode abrir mão, por ser uma fonte complementar às utilizadas em maior escala. É o recurso que completa a demanda energética em épocas de sazonalidade dos outros recursos, e por não depender do clima para ser utilizado, constitui-se de um importante fator na segurança energética do País. A busca por um maior conhecimento e entendimento de como os carvões brasileiros se encontram e suas possibilidades de exploração ou utilização in situ e ambientalmente sustentáveis pode contribuir para uma provisão de um recurso energético que hoje não é considerado acessível, principalmente para a Região sul do País. Esta foi focada na Jazida de Charqueadas, sua caracterização petrográfica, comparação entre as capacidades teórica e medida em laboratório de armazenagem de CO2, através de testes de sorção, e comparação de mudanças estruturais na rocha através de imageamento em tomógrafo computadorizado. Através destas análises foi avaliada viabilidade do carvão para produção de gás natural e armazenamento de carbono (CCS). O carvão estudado possui, quando levadas em conta atividades de CBM, ECBM e CCS, porosidades consideradas normais (da ordem de 1 a 5%). Já em relação à permeabilidade, quanto às mesmas atividades mencionadas, esta é considerada muito baixa (centenas de nanoDarcys), principalmente em relação à permeabilidade considerada ideal ou mínima para estas atividades (da ordem de miliDarcys).Os resultados do imageamento prévio ao experimento de sorção de CO2 apontam para a existência de um material de alta densidade nas fraturas (cleats) do carvão, o que explica os resultados de baixas permeabilidades medidos nas amostras. O imageamento através de microtomografia também evidenciou este comportamento, apontando material de alta densidade preenchendo as microfraturas do carvão estudado, o que por consequência diminui a permeabilidade e adsorção de gases. As isotermas de adsorção indicaram uma significativa quantidade de CO2 como possível de ser adsorvida nas amostras estudadas, porém os resultados das análises de permeabilidade, imageamento prévio e microtomografia (que apontaram a existência de um material de alta densidade preenchendo as fraturas) e principalmente os testes de sorção realizados nas amostras indicam ser difícil o fluxo de fluídos, e por consequência a sorção de CO2 nos carvões da Jazida de Charqueadas.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 449831.pdf: 4411444 bytes, checksum: ebf58e9f56db71109fbe172787c5d050 (MD5) Previous issue date: 2012-08-28 / Coal is one of the most abundant energy resources. The Rio Grande do Sul State has about 90% of all coal in Brazil. This energy source is used in small proportion compared to hydropower plants, for example. But coal is also a strategic resource, it is a complementary source to those used on a larger scale. It is a resource that doesn?t depend on seasonality, and therefore constitutes an important energy security backup. The quest for a greater knowledge and understanding of Brazilian coals situation and its exploitation or in situ use possibilities can contribute to provide an energy resource that today is not considered accessible, especially for the southern region of Brazil. This thesis is focused on the Charqueadas Reservoir, its petrographic characterization, comparison of its theoretical and measured storage capacity for CO2, through sorption tests at the Department of Energy (DOE) laboratories (USA), compared with structural changes in the rock through imaging acquired through computed tomography (CT). These tests will also determine the viability of coalbed production (CBM) and carbon sequestration (CCS). The studied coal has, when taken into account CBM, ECBM and CCS activities, porosities considered normal (in the range of 1 to 5%). As for the permeability for the same activities, it?s considered very low (within the range of hundreds of nanoDarcys). The results of the pre-scans imaging indicate the existence of a high density material in the fractures (cleats), which explains the results of low permeabilities measured on the samples. Imaging using microtomography also showed this feature, indicating high density material filling the microfractures, which consequently reduces the permeability and gas adsorption. The adsorption isotherms indicated a significant amount of CO2 adsorption into the Charqueadas coal micro-structure is possible, but the larger scale results of the core permeability, microtomography, and pre-injection scans (which indicated the existence of a high density material filling fractures) revealed fluid motion within the coal would be difficult. This result was confirmed by the core-scale sorption tests in the coal samples, which indicated that sorption of CO2 in the Charqueadas Deposit would not be easily carried out. / O carv?o ? um dos recursos energ?ticos mais abundantes da humanidade. O Rio Grande do Sul cont?m cerca de 32 bilh?es de toneladas de recursos, que representam 90% de todo carv?o de nosso Pa?s. Esta fonte de energia ? utilizada em pequena propor??o quando comparada ? energia gerada em hidrel?tricas, por exemplo. Por?m o carv?o ? um recurso estrat?gico do qual n?o se pode abrir m?o, por ser uma fonte complementar ?s utilizadas em maior escala. ? o recurso que completa a demanda energ?tica em ?pocas de sazonalidade dos outros recursos, e por n?o depender do clima para ser utilizado, constitui-se de um importante fator na seguran?a energ?tica do Pa?s. A busca por um maior conhecimento e entendimento de como os carv?es brasileiros se encontram e suas possibilidades de explora??o ou utiliza??o in situ e ambientalmente sustent?veis pode contribuir para uma provis?o de um recurso energ?tico que hoje n?o ? considerado acess?vel, principalmente para a Regi?o sul do Pa?s. Esta foi focada na Jazida de Charqueadas, sua caracteriza??o petrogr?fica, compara??o entre as capacidades te?rica e medida em laborat?rio de armazenagem de CO2, atrav?s de testes de sor??o, e compara??o de mudan?as estruturais na rocha atrav?s de imageamento em tom?grafo computadorizado. Atrav?s destas an?lises foi avaliada viabilidade do carv?o para produ??o de g?s natural e armazenamento de carbono (CCS). O carv?o estudado possui, quando levadas em conta atividades de CBM, ECBM e CCS, porosidades consideradas normais (da ordem de 1 a 5%). J? em rela??o ? permeabilidade, quanto ?s mesmas atividades mencionadas, esta ? considerada muito baixa (centenas de nanoDarcys), principalmente em rela??o ? permeabilidade considerada ideal ou m?nima para estas atividades (da ordem de miliDarcys). Os resultados do imageamento pr?vio ao experimento de sor??o de CO2 apontam para a exist?ncia de um material de alta densidade nas fraturas (cleats) do carv?o, o que explica os resultados de baixas permeabilidades medidos nas amostras. O imageamento atrav?s de microtomografia tamb?m evidenciou este comportamento, apontando material de alta densidade preenchendo as microfraturas do carv?o estudado, o que por consequ?ncia diminui a permeabilidade e adsor??o de gases. As isotermas de adsor??o indicaram uma significativa quantidade de CO2 como poss?vel de ser adsorvida nas amostras estudadas, por?m os resultados das an?lises de permeabilidade, imageamento pr?vio e microtomografia (que apontaram a exist?ncia de um material de alta densidade preenchendo as fraturas) e principalmente os testes de sor??o realizados nas amostras indicam ser dif?cil o fluxo de flu?dos, e por consequ?ncia a sor??o de CO2 nos carv?es da Jazida de Charqueadas.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 459624.pdf: 4081568 bytes, checksum: deb8ee15216a9002e8e304b1daaae1b7 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / High consumption of fossil fuels, relentless pursuit for economic development has generated excessive increase of anthropogenic emissions of greenhouse gases (GHGs), particularly of carbon dioxide (CO2). Carbon capture and geological storage is an alternative to mitigate CO2 emissions at industrial scale. This work aims to study the influence of salinity aqueous phase using CO2 in supercritical state on change of physical, chemical, and mineralogical parameters of sandstone reservoir rock, representative of the Furnas Formation in Paran? (PR) State, Brazil, in conditions of geological storage. Experiments were performed about 15 days in stainless steel batch reactors AISI 304 subjected to pressure and constant temperature (120 bar and 75 oC), similar to those found in geological formations. In parallel, PHREEQCv3.0 code was used to simulate the geological interactions Rock-CO2-Saline solution equilibrium. Characterization of solid was performed with Microscopy in Binocular Loupe, X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and, the aqueous phase was by ICP-OES, for analysis of cations and Ion Chomatography (IC) for analysis of anions. Those techniques converged to the same results where quartz, kaolinite and illite were found as primary mineral in abundance of mineralogical composition of the Furnas rock. Globally, the Furnas sample is not so reactive in the presence of CO2, milli-Q water and saline solution in geological storage conditions. However, partial dissolution of illite and reprecipitation of kaolinite and silica were identified at the lab scale. These results were confirmed by numerical simulations. / Consumo desenfreado de combust?veis f?sseis, busca incessante pelo desenvolvimento econ?mico tem gerado excessivo aumento das emiss?es antr?picas de gases de efeito estufa (GEE), principalmente de di?xido de carbono (CO2). A captura e o armazenamento geol?gico de carbono ? uma alternativa para mitigar as emiss?es de CO2 na escala industrial. Esse trabalho visa estudar a influ?ncia da salinidade da fase aquosa utilizando CO2 em estado supercr?tico na altera??o dos par?metros f?sicos, qu?micos, e mineral?gicos da rocha de arenito de reservat?rio, representativa da Forma??o Furnas no Estado do Paran? (PR), Brasil, em condi??es de armazenamento geol?gico. Realizou-se os experimentos durante 15 dias em reatores em batelada de a?o inoxid?vel AISI 304 submetidos ? press?o e temperatura constantes (120 bar e 75 oC), id?nticas ?s encontradas nas forma??es geol?gicas. Em paralelo, o c?digo PHREEQC-v3.0 foi utilizado para simular as intera??es geoqu?micas Rocha-CO2-Solu??o salina ao equil?brio. Uma caracteriza??o do s?lido foi realizada por Microscopia em Lupa Binocular, Difra??o de Raios-X (DRX), Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV) com espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e, da fase aquosa foi por ICP-OES, para an?lise de c?tions, e cromatografia i?nica, para an?lise de ?nions. Estas t?cnicas convergiram para os mesmos resultados, onde quartzo, caulinita e ilita foram encontrados como minerais prim?rios em abund?ncia na composi??o mineral?gica da rocha Furnas. Em geral, a rocha Furnas mostrou-se pouco reativa em presen?a de CO2, ?gua Milli- Q ou solu??o salina para fins de armazenamento geol?gico. Por?m, se identificou a dissolu??o parcial de ilita e a (re)precipita??o de s?lica e caulinita, em escala laboratorial. Esses resultados foram confirmados pela modelagem num?rica.