Gaseificação subterrânea de carvão: opção de descarbonização e fonte de hidrogênio?

No geral, UCG tem vantagens estratégicas e enormes riscos ambientais e geológicos. A Índia teria que ponderar antes de prosseguir

Este artigo faz parte da série Comprehensive Energy Monitor: India and the World

O primeiro projeto piloto de gaseificação subterrânea de carvão (UCG) na Índia foi realizado no bloco da mina Vastan, Surat, Gujarat pela ONGC (Oil & Natural Gas Corporation Limited) em colaboração com a Gujarat Industries Power Company Ltd (GIPCL) em 2010. ONGC assumiu o local do bloco Vastan Mine pertencente ao GIPCL em Nani naroli, distrito de Surat, Gujarat como um projeto piloto de P&D para estabelecer a tecnologia UCG em colaboração com o National Mining Research Center-Skochinsky Institute of Mining (NMRC-SIM), Rússia. O Acordo de Colaboração (AOC) para cooperar nos serviços, operações, desenvolvimento e pesquisa relacionados à UCG na Índia com a ONGC foi prorrogado até março de 2020. Vários locais foram identificados em conjunto pela ONGC e pela Neyveli Lignite Corporation Limited (NLC) para estudar a sua adequação à UCG. Estes são Tadkeshwar em Gujarat e Hodu-Sindhari e East Kurla em Rajasthan. Mais um local foi identificado conjuntamente pela ONGC & GMDC (Gujarat Mineral Development Corporation Limited) em Surkha no distrito de Bhavnagar, Gujarat. Os dados de todos os campos foram analisados ​​para avaliar a adequação desses locais para UCG. Todos os locais foram considerados adequados para exploração UCG. O progresso nos projetos UCG tem sido lento, mas poderia se tornar uma opção para descarbonizar o carvão na Índia?

A Gasificação Subterrânea de Carvão (UCG) é a combustão in-situ parcial da camada de carvão para produzir gás utilizável por meio das mesmas reações químicas que ocorrem nos gaseificadores de superfície. Isso é obtido pela injeção de vapor e ar (ou oxigênio) no veio de carvão, que é então aceso para iniciar a gaseificação. Normalmente, são necessárias temperaturas acima de 1000°C para que a gaseificação prossiga. Os produtos e subprodutos da gaseificação variam dependendo da natureza do carvão, da temperatura, da pressão e também do uso de ar ou oxigênio. Os gases do produto (gás sintético ou gás de síntese) consistem principalmente de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrogênio (H2), metano (CH4) e, em menor grau, sulfeto de hidrogênio (H2S) e alguns produtos de pirólise de peso molecular mais alto . Independentemente do uso, o gás de síntese deve ser limpo usando tecnologias disponíveis comercialmente para remover impurezas, como particulados, alcatrão e compostos de enxofre, como H2S e sulfeto de carbonila (COS), para torná-lo utilizável.

Eletricidade

O gás de síntese quente da UCG pode ser usado para produzir vapor para acionar uma turbina a vapor que gera eletricidade ou pode ser queimado para produzir vapor para acionar uma turbina elétrica. Syngas também pode ser alimentado diretamente em uma célula de combustível que pode tolerar CO para gerar eletricidade de baixa tensão que pode ser intensificada e alimentada na rede.

Matéria-prima química

Syngas pode ser usado como matéria-prima química (depois que sua proporção de H2 para CO é adequadamente equilibrada) para produzir metanol, hidrogênio, amônia e outros produtos químicos usando o processo Fischer-Tropsch. O Instituto Central de Pesquisa de Mineração e Combustível (CIMFR), da Índia, identificou o metanol e o Gás de Petróleo Líquido (GLP) como produtos potenciais do gás produzido nas operações da UCG. A CIMFR produz 5 litros de gás de síntese por dia a partir de seu projeto piloto UCG e converte 1,5 tonelada de carvão em metanol em seu retificador de metanol.

Produção de Hidrogênio

Um argumento mais forte para o UCG reside no fato de que o carvão é a fonte óbvia de hidrogênio, que é potencialmente um importante portador de energia de carbono quase zero no futuro. O UCG como gerador de hidrogênio acoplado a uma célula de combustível de óxido sólido (SOFC) para gerar energia elétrica diretamente foi estudado por especialistas indianos. A integração com o SOFC oferece duas vantagens específicas: (1) A exaustão do ânodo do SOFC que possui alta temperatura operacional pode ser usada para produzir o vapor necessário para a operação do UCG, bem como para a reforma do gás de síntese para o SOFC (2) o SOFC pode também serve como um absorvedor seletivo de oxigênio do ar para um sistema eficiente de geração de energia elétrica neutra em carbono a partir do carvão subterrâneo. A análise termodinâmica do sistema integrado mostra uma melhora considerável na eficiência térmica líquida em relação a uma usina convencional de ciclo combinado.