Tecnologías de lucha contra el cambio climático

Tecnologías de lucha contra el cambio climático

Curso de la Universidad Politécnica de Madrid

DESCRIPCIÓN DE CURSO

La lucha contra el cambio climático se ha convertido en una necesidad prioritaria para la sociedad. Tras los acuerdos alcanzados en la COP21 de Naciones Unidas (Acuerdo de París) el compromiso alcanzado por los mandatarios de los principales países se centra en no superar el incremento de temperatura media global en 2ºC. Este punto se traduce en una limitación de no más de 450 pm de CO2 en la atmósfera. Las recientes mediciones en la estación de observación estadounidense de Mauna Loa, indican que la concentración de este gas en la atmósfera alcanza las 407 ppm.
El aprendizaje del curso se centrará en una visión del desarrollo tecnológico del almacenamiento geológico de CO2.
Para ello se contará con siete módulos relacionados con el desarrollo técnico-tecnológico, legal-normativo y de análisis de ciclo de vida y de huella de carbono.
El objetivo del aprendizaje será multidisciplinar ya que se pretende formar a profesionales y alumnos de últimos cursos de grado, máster y doctorado.

Módulo 0. Presentación

Guía de la asignatura del curso: objetivos de aprendizaje, metodología de aprendizaje y metodología y procedimiento para superar la asignatura

Guía de la asignatura

En este documento encontraréis las bases del curso sobre «Tecnologías de lucha contra el cambio climático: almacenamiento geológico de CO2»

 Descargar documento: Guía de la asignatura.pdf

Módulo 1. Cambio Climático

El cambio climático es una de las mayores preocupaciones de los científicos, y de la sociedad en general. La cada vez mayor concentración de Gases de Efecto Invernadero (cuyo máximo exponente es el CO2) en la atmósfera está alterando el clima a nivel global, con mayor número de catástofres medioambientales.

En este módulo repasamos la ciencia que soporta el cambio climático, además de presentar las tecnologías que se están postulando para combatirlo.

Video formativo, módulo 1

Documentación módulo 1

Acceso al documento descriptivo del cambio climático. Situación actual, previsiones y otros.

 Descargar documento: Presentación módulo 1 MOOC (videoFormativo).pdf

Cambio Climático (Documental ESP)

Este documental se centra en los efectos del cambio climático que afectan en concreto al territorio español. España es, hoy, uno de los países desarrollados más afectados por el cambio climático y las perspectivas si la temperatura de la Tierra sigue aumentando son de las más severas respecto a otros países de Europa. La escasez de agua, el riesgo de desertificación, el aumento del nivel del mar y del número de incendios, así como la pérdida de biodiversidad y la reducción drástica de cultivos golpeará cada vez más a nuestro país.

Módulo 2. Tecnología De Captura Y Almacenamiento Geológico De CO2

En este módulo se describirán las generalidades de la tecnología de Captura, transporte y Almacenamiento de CO2.

La tecnología de almacenamiento geológico de CO2 solo es posible entenderlo desde el conocimiento previo del conjunto de la tecnología. Por ello, y antes de entrar en el detalle de la tecnología de almacenamiento geológico de CO2, se describen los conceptos generales del conjunto.

Video formativo, módulo 2

Video formativo, transporte y almacenamiento CO2

Píldora formativa. Visión CAC

Video presentación del presidente de la Plataforma Tecnológica Española del CO2

Documento módulo 2. Captura de CO2

En este documento se recogen y describen las tecnologías de captura de CO2.

 Descargar documento: Mooc-Captura.pdf

Documentación módulo 2. Transporte y almacenamiento de CO2

 Descargar documento: Mooc-transporteYalmacen.pdf

La plataforma tecnológica española del CO2

Documento de visión de la Plataforma Tecnológica Española del CO2. Situación, avances en este campo en España y Europa.

Ver píldora informativa del Presidente de la Asociación PTECO2, F. Javier Alonso Martínez

 Descargar documento: 20161201 F Javier Alonso_MOOC.pdf

IPCC. Documento sobre tecnología CAC

Documento extenso y completo elaborado por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático de Naciones Unidas (IPCC).

En el se describen las tecnologías de captura, transporte y almacenamiento. Se puede acceder a través del siguiente enlace: AQUÍ. https://www.ipcc.ch/report/carbon-dioxide-capture-and-storage/

Documento PTECO2 sobre captura de CO2

Acceso a información externa.

Documento elaborado por la Plataforma Tecnológica del CO2, donde diversos expertos en las tecnologías de captura de CO2 contribuyen en el documento adjunto (Enlace AQUÍ). https://www.pteco2.es/publicacion.asp?id_cat=15&pub=17

Documento PTECO2 sobre almacenamiento geológico de CO2

Acceso a información externa.

Documento editado por la Plataforma Tecnológica del CO2, donde diversos expertos contribuyen en el documento adjunto.

http://www.pteco2.es/publicacion.asp?id_cat=15&pub=8

Módulo 3. Almacenamiento Geológico De CO2. Preinyección

Se describirán las fases de selección y caracterización de las estructuras, con el fin de establecer la mejor metodología posible, reduciendo el riesgo exploratorio.

Se contará con metodologías de selección basadas en algoritmos multicriterio, además de con el desarrollo por fases de un programa de caracterización.

Video formativo, módulo 3

Video donde se muestran las principales cuestiones abordadas en este módulo.

En este módulo se trabajan aspectos fundamentales en la definición de un almacén geológico de CO2, ya que se cimenta la selección de estructuras, y por ende se toman decisiones de inversión.

En este apoyo a la toma de decisión, es donde cobra especial importancia el algoritmo multicriterio de selección de estructuras: CO2SITEASSESS, ya que permite indagar y recopilar información de los diferentes criterios, además de identificar las alternativas más idóneas.

Seguidamente se recopilan las herramientas de caracterización, recogidas y clasificadas de acuerdo a tres fases diferenciadas: afloramientos, geofísica y sondeos.

Píldora formativa, selección de estructuras

Video impartido por D. Roberto Martínez (Instituto Geológico y Minero de España), donde se muestran los avances y metodologías de trabajo seguidas para la selección de estructuras favorables para el almacenamiento geológico de CO22.

Documentación módulo 3

En esta presentación se encuentra la información relativa al módulo 3 sobre las actividades de selección y caracterización de estructuras geológicas susceptibles de ser un almacén de CO2.

Esta presentación es extendida y alcanza y descubre más información con respecto a la utilizada en el vídeo formativo de este módulo.

 Descargar documento: Presentación módulo 3 MOOC.pdf

CO2SiteAssess como herramienta de jerarquización de estructuras geológicas

En este documento se recoge la descripción detallada de la herramienta CO2SiteAssess, como herramienta de jerarquización de alternativas, en este caso para su uso como almacenamiento de CO2.

 Descargar documento: 1-s2.0-S187661021402342X-main.pdf

Caso de estudio. Selección de estructuras

En este enlace encontraréis información relacionada con el caso de estudio en el Valle del Guadalquivir (España), y los resultados alcanzados con la herramienta CO2SiteAssess.

 Descargar documento: 46063.pdf

Caso de estudio. Caracterización de afloramientos

Trabajo realizado en el marco del proyecto regional MIDECO2, en el cual se llevó a cabo la caracterización y estudio de afloramientos, en concreto formaciones almacén.

 Descargar documento: 1-s2.0-S1876610214023431-main.pdf

Módulo 4. Almacenamiento. Monitorización

 

4.1. Introducción

En este módulo veremos la introducción a la monitorización en almacenamiento geológico de COy las incógnitas que se resolverán al finalizar el módulo.

Por monitorización entendemos la operación por la cual medimos algo, ya sea la concentración de metales pesados, el flujo de CO2 o la velocidad del viento. Lo que se quiere conseguir con la monitorización es disponer de un conjunto de valores que definan el lugar donde se va a proceder a inyectar CO2. En los siguientes capítulos de este curso, enumeraremos los principales métodos de monitorización, clasificándolos según donde se mida, ya sea en profundidad, en los acuíferos, en el suelo, etc… pero también, presentaremos los métodos de monitorización según la fase del proyecto CAC en la que nos encontremos: preinyección, inyección o postinyección y clausura.

Es importante saber que los objetivos de la monitorización son varios. Por una parte, nos proporciona información que ayuda a conocer la geología, hidrogeología y geoquímica del emplazamiento.

Nos da datos para asegurarnos de que las operaciones, tanto de construcción de la planta como de los sistemas de inyección, transporte y almacenamiento se realizan correctamente.

Nos permite mantener un registro detallado y exhaustivo del emplazamiento y contribuye a la confianza y aceptación que la sociedad pueda tener acerca de este tipo de proyectos.

Además, nos ayuda a identificar los puntos de debilidad del sistema, es decir, aquellas zonas que pudieran favorecer la migración del CO2 desde el almacén geológico hasta los estratos superficiales.

En definitiva, nuestro reto será responder a las siguientes preguntas:

¿Sabe la comunidad científica  cuáles son los principales interrogantes del CAC?.

  •  ¿Tienen un programa de investigación al respecto?.
  • ¿Cómo sabremos si las fugas son mayores que las estimadas antes de la inyección?.  ¿Cuáles son las técnicas de remediación que se aplicarían en el caso de que las fugas sean mayores de las previstas?.
  • ¿Por dónde puede migrar el CO2 hasta la superficie?.  ¿Cuáles son las principales vías por las que el CO2 puede alcanzar la superficie?.
  • ¿Cómo se va (o se está) realizando el seguimiento de los proyectos CAC a nivel mundial?.
  • ¿Cuáles son las estrategias de monitorización? .
  • ¿Cuánto cuestan?
  • ¿Quién es responsable de mantener un almacén geológico de CO2 si las empresas originales abandonan el proyecto?.
  • ¿Hay que preocuparse si se vive cerca de un almacén geológico de CO2?. ¿Qué pasará si hay un terremoto cerca de un depósito?
  • ¿Cuál es la probabilidad de detectar y localizar fugas significativas?
  • ¿Qué se hace para evitar o minimizar el riesgo de fugas de CO2 desde el almacén geológico en dirección hacia la superficie?
  • ¿Cuál es la probabilidad de detectar y localizar fugas significativas de CO2?.
  • ¿Cuáles son las dimensiones de una fuga que permiten ser detectadas por métodos de monitorización convencionales?

Para que queden mejor comprendidos los conceptos, presentaremos un caso real. La monitorización que la Universidad italiana de Florencia, la consultora AMPHOS21 y la propia Universidad Politécnica de Madrid llevamos a cabo, dentro del proyecto CAC dirigido desde la Fundación Ciudad de la Energía. CIUDEN, en Hontomín, un pueblo cercano a Burgos. El objetivo, como se explicará más adelante, fue generar la línea base de ese emplazamiento, donde, de forma experimental, se inyectó CO2 en un acuífero profundo salino.

Y además, proporcionaremos información de otros casos reales, como las campañas de monitorización llevadas a cabo en Italia y en la comarca española de Campo de calatrava, en la provincia de Ciudad Real, y en la que participaron también AMPHOS21[L3] , la Universidad de Florencia y la Universidad Politécnica de Madrid. Será entonces cuando aparecerá un nuevo concepto: Análogo Natural.

De esta manera, revisaremos lo que es y lo que implica la monitorización. 

4.2. Concepto de monitorización en tecnologías CAC

Hasta ahora ya hemos visto para qué sirve la monitorización y cuales son los principales objetivos, pero ¿Dónde juega un papel importante?. Despejar esta incognita es nuestro reto en este apartado.

Para ello se ha preparado un video en el que describimos brevemente el contenido. Además, se ha preparado una presentación ampliada con la información mas importante que se muestra a continuación y cuyo contenido está incluido en las preguntas del test del final del módulo.

4.3. Monitorización y detección de fugas

En este módulo abordaremos las definiciones de fuga, migración, pluma de CO2 básicos para determinar donde se está realizando el movimiento del gas almacenado. Para ello nos valdremos de una presentación en cuyo contenido se resume la información mas importante y que también debemos tomar en cuenta para la evaluación final del módulo.

Adicionalmente en este enlace tenéis disponible el informe del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) sobre captura y almacenaiento de CO2 tomando en cuenta criterios políticos como técnicos.

 Descargar documento: Informe IPCC. Captura y Almacenamiento de CO2.pdf

4.4. Concepto de Linea Base

La principal problemática en la detección y cuantificación de posibles fugas es diferenciar entre el CO2 de origen natural del que se ha inyectado, dado que el CO2 está presente en los gases del suelo y en la atmósfera. En este submódulo se verá la descripción de línea base como tambíen los distintos procesos que hacen que controlan el movimiento de los gases en el subsuelo. Para ello se ha preparado una presentación que la teneis disonible a continuación.

 Descargar documento: 3. Concepto de Linea Base.pdf

4.5. Establecimiento de la Linea Base

En este apartado realizaremos de una forma práctica las recomendaciones pertinentes para el correcto establecimiento de la linea base de flujo de CO2 en un emplazamiento usado como almacén. Para lo cual el experto en Establecimiento de línea base utilizando con el método de la cámara de acúmulo Dr. Javier de Elío Medina realizará la presentación de un caso práctico.

 Descargar documento: 4.Estimación Linea Base.pdf

4.6. Análogos Naturales

En esta sección veremos la importancia de usar almacenamientos geológicos naturales de CO2 para validar las técnicas de monitorización y otras técnicas para una satisfactoria evolución del proyecto de almacenamiento.

 Descargar documento: Análogos Naturales.pdf

 Descargar documento: PFC_Sara_Gurucharri_Fernandez.pdf

4.7. Imágenes aeroportadas

Este módulo consiste en dar información sobre el uso de imágenes aeroportadas y de satélite para la detección de fugas de CO2 en emplazamientos usados como almacenamiento geológico naturales. La presentación la realiza Miguel Angel Rinocnes experto en la materia y que desarrolló su tesis doctoral en el campo.

Módulo 5. Legislación

Video formativo, módulo 5

Píldora formativa (m5)

Normativa relacionada con el almacenamiento geológico de CO2

En este documento se encuentra descrita la normativa que regula la actividad de un almacén geológico de CO2.

 Descargar documento: Mooc Almacenamiento CO2 Modulo Normativa.pdf

Acuerdo de París

 Descargar documento: Mooc Almacenamiento CO2_Acuerdo de París.pdf

Acuerdo de Marrakech

 Descargar documento: Mooc Almacenamiento CO2_Acuerdo de Marrakech.pdf

El marco regulatorio de la tecnología CAC

Presentación de Dña. Maria José Rovira Daudi, doctora en Derecho y abogada senior del despacho Gómez Acebo & Pombo.

 Descargar documento: PTECO2_ASPECTOS LEGALES CAC_MJR.pdf

Resumen normativa relacionada.

 Descargar documento: Mooc Almacenamiento CO2 Modulo Normativa Resumen.pdf

Módulo 6. Análisis De Ciclo De Vida Y Huella De Carbono

El objetivo de este módulo es comparar el impacto ambiental que supone el utilizar o no la tecnología de captura y almacenamiento de CO2. Es cierto que al utilizar dicha tecnología se van a reducir las emisiones de Gases de Efecto Invernadero pero, ¿qué va a pasar con el resto de categorías ambientales? ¿Aumentará o disminuirá el impacto ambiental en dichas categorías?

Análisis de Ciclo de Vida

Para poder contestar a dichas preguntas es necesario utilizar una metodología para poder comparar, desde el punto de vista ambiental, el uso o no de tecnologías de captura y almacenamiento de CO2. En el siguiente video se describe la metodología de Análisis de Ciclo de Vida, metodología que permite medir el impacto ambiental de un producto o un proceso. También se comentará brevemente el concepto de Huella de Carbono.

 Descargar documento: Ciclo de Vida.pdf

Aunque ya nos hemos familiarizado con la metodología de Análisis de Ciclo de Vida, os dejo algunos recursos externos que considero interesantes para que podáis ampliar vuestra formación. En primer lugar me gustaría dejaros un vínculo a la página del IHOBE donde podéis descargar un documento titulado «Análisis de Ciclo de Vida y Huella del Carbono» que de una forma sencilla profundiza un poco más en esta metodología.

Muy interesante es la siguiente conferencia sobre la utilidad de la huella de carbono:

Impacto ambiental del uso de captura y almacenamiento de CO2

Una vez adquiridos unos conocimientos básicos acerca de Análisis de Ciclo de Vida, en el siguiente video se describe brevemente los resultados de un artículo científico en el que se comparan los diferentes impactos ambientales de usar o no usar la tecnología de Captura y Almacenamiento de CO2. Está claro que al usar esta tecnología haremos disminuir las emisiones de CO2 y, por lo tanto, de gases de efecto invernadero y el potencial de calentamiento global; pero, ¿qué ocurre con otras categorías de impacto ambiental? ¿Aumentará el impacto o disminuirá?

 Descargar documento: Aplicación a captura y almacenamiento.pdf