Pesquisadores buscam viabilizar o armazenamento de energia e carbono em larga escala

O Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) da USP acaba de anunciar a criação do GeoStorage, um hub (unidade de pesquisa integrada) que concentrará uma série de projetos visando posicionar o Brasil como líder global em sistemas de armazenamento de grande porte de energia e carbono.

Os estudos têm como objetivo melhorar o aproveitamento e desenvolver novas fontes energéticas no País, além de reduzir as emissões de poluentes como o gás carbônico (CO₂). Essa nova iniciativa amplia o portfólio do RCGI, dedicado ao desenvolvimento de tecnologias cruciais para a transição energética, fortalecendo ainda mais o papel do centro na inovação e sustentabilidade energética.

“O Brasil tem um potencial extraordinário para se destacar neste setor, alinhando-se às principais iniciativas internacionais. As tecnologias do GeoStorage são fundamentais para a transição energética, e o crescente interesse de empresas globais em aplicá-las reforça a relevância do hub no cenário energético”, afirma o diretor executivo e científico do RCGI, Julio Meneghini.

“Com a demanda por hidrogênio limpo, projetada para 2050, e a captura de carbono estimada para alcançar 115 gigatoneladas até 2060, o impacto dessas tecnologias é claro e transformador para o futuro da energia sustentável”, complementa o pesquisador Pedro Vassalo Maia da Costa, diretor do hub, que é professor da Escola Politécnica (Poli) da USP.

O GeoStorage foi oficialmente lançado durante a Conferência Internacional sobre Transição Energética (ETRI 2024), realizada pelo RCGI em São Paulo, entre os dias 5 e 7 de novembro. O novo hub de pesquisa consolida o conhecimento e a experiência do RCGI no desenvolvimento de tecnologias inovadoras para o armazenamento geológico de carbono e hidrogênio no Brasil, destacando-se pela patente da tecnologia de separação gravitacional de metano e CO₂ em cavernas de sal, vencedora do Prêmio ANP de Inovação Tecnológica em 2019.

A inciativa também conta com renomados especialistas, como o professor Colombo Tassinari, do Instituto de Energia e Ambiente (IEE) da USP, que recebeu o Prêmio ANP de Personalidade Científica em 2023, entregue pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), e Nathália Weber, cofundadora e diretora da CCS Brasil, organização sem fins lucrativos que apoia o desenvolvimento de projetos de captura e armazenamento de carbono no Brasil. Além disso, o GeoStorage está ancorado em uma base robusta de estudos científicos validados por publicações e apresentações em congressos internacionais.

Um dos principais temas de pesquisa do GeoStorage, o desafio da superbateria de hidrogênio, é resolver o problema da intermitência das energias renováveis, como a eólica e a solar. Usando cavernas de sal para armazenar hidrogênio produzido por eletrólise nos momentos de baixos preços e excedente de energia, a tecnologia permite converter o hidrogênio de volta em eletricidade durante períodos cujos preços estão mais elevados e há necessidade de se preservar os reservatórios das hidrelétricas. Este sistema oferece uma capacidade de armazenamento em larga escala, variando de centenas de gigawatts (GWh) até terawatts (TWh), com um custo 240 vezes menor que o dos sistemas de bombeamento hidráulico e 2 mil vezes menor que o das baterias de lítio.

Armazenamento sustentável

O Armazenamento Sustentável com Ar Comprimido (Caes), proposta pioneira no Brasil, visa gerenciar as flutuações de carga da rede e apoiar a integração das energias renováveis. O sistema funciona comprimindo ar nas cavernas subterrâneas utilizando o excesso de energia gerado nos períodos de baixa demanda energética. Quando a demanda aumenta, o ar comprimido é liberado e passa por turbinas que convertem essa energia de volta em eletricidade. Seu custo de implantação é a metade do das hidrelétricas reversíveis e até 20 vezes menor que o das baterias de lítio.

O hidrogênio azul no pré-sal visa transformar o gás natural associado de reservatórios do pré-sal brasileiro, ricos em CO₂, em hidrogênio azul diretamente nas plataformas de extração marítimas (offshore). Utilizando um processo de reforma a vapor ou pirólise, o gás natural é convertido em hidrogênio, com armazenamento em cavernas de sal. A tecnologia maximiza o aproveitamento econômico do gás natural, evitando os altos custos e riscos relacionados à reinjeção contínua de CO₂ nos reservatórios de petróleo. Além disso, reduz a dependência de gasodutos e infraestruturas terrestres.

O RCGI desenvolveu uma tecnologia, já patenteada, que realiza a separação gravitacional de metano (CH₄) e CO₂ em cavernas de sal, resolvendo o problema do alto teor de CO₂ no gás natural do pré-sal. A nova tecnologia substitui a filtragem por membrana, que é cara e exige a reinjeção contínua de CO₂, o que pode comprometer os poços. Com essa solução, os dois gases são armazenados separadamente, reduzindo custos e aumentando a eficiência da recuperação de gás natural.

Focado na Bacia Sedimentar do Paraná, uma das maiores e mais promissoras da América do Sul para o armazenamento de gases, o projeto GeoStorage CO₂ & Hidrogênio combina dados geofísicos, geomecânicos e geoquímicos para monitorar a integridade dos reservatórios. A bacia oferece condições ideais para o sequestro de CO₂ e o armazenamento de hidrogênio, fundamentais para a transição energética.

A pesquisa sobre descarbonização da Amazônia avalia o potencial da bacia sedimentar amazônica para o armazenamento geológico de CO₂, enquanto simultaneamente explora a produção de gás natural. Por meio de ferramentas avançadas de modelagem geológica e sísmica, o projeto visa consolidar um banco de dados geofísico e geológico para o uso de xistos negros como reservatórios de CO₂ e gás de xisto, promovendo a descarbonização da região.

Sediado na Escola Politécnica (Poli) da USP, o RCGI é um Centro de Pesquisa em Engenharia, criado em 2015, com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e de empresas por meio dos recursos previstos na cláusula de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I) da ANP, nos contratos de exploração e comercialização de petróleo e gás. Atualmente estão em atividade cerca de 60 projetos de pesquisa ativos (em um histórico de 110), contando com cerca de 600 pesquisadores e colaborações com diversas instituições internacionais, como Universidade de Oxford, Imperial College, no Reino Unido, Universidade de Princeton e o National Renewable Energy Laboratory (NREL), nos Estados Unidos. 

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