Perspectivas de captura y almacenamiento de carbono en Pensilvania

La captura y almacenamiento de carbono es fundamental para la descarbonización a corto plazo en Pensilvania. Debido a su sólida economía industrial y de generación de energía basada en combustibles fósiles, el Estado ocupó el^{cuarto lugar} en emisiones de carbono en Estados Unidos en 2021, más de la mitad de las cuales se atribuyen a su sector energético e industrial. Mientras siguen desarrollándose otras tecnologías emergentes de descarbonización para la industria y la generación de energía, la captura y el almacenamiento de carbono es una tecnología disponible comercialmente que puede ayudar a descarbonizar las emisiones existentes e incluso a abordar ciertas fuentes de emisión que probablemente no tengan alternativas bajas en carbono.

Aunque las disposiciones de la Ley de Reducción de la Inflación (IRA) han mejorado la viabilidad económica de la captura de carbono y su accesibilidad para la industria de Pensilvania,_{siguen existiendo} barreras al transporte y almacenamiento del_CO2 , principalmente la necesidad de confirmar la disponibilidad de una capacidad de almacenamiento geológico adecuada dada la falta de datos existentes y disponibles públicamente. En este blog, CATF examina la distribución de las emisiones a nivel de instalaciones y estima la capacidad potencial de almacenamiento de las formaciones con más datos de Pensilvania, haciendo hincapié en la necesidad de una caracterización adicional. El análisis geológico de apoyo, realizado por Advanced Resources International (ARI), se basa en datos limitados disponibles públicamente complementados por un conjunto de datos de ARI.

Si Pensilvania quiere tomarse en serio la descarbonización de la industria y hacer posible el Appalachian Regional Clean Hydrogen Hub(ARCH2), el Estado debe adoptar medidas políticas y financiar los esfuerzos de caracterización, incluida la perforación selectiva de nuevos pozos geológicos de prueba.

La captura de carbono puede reducir significativamente las emisiones de industrias críticas de difícil desaparición en Pensilvania

La captura y el almacenamiento de carbono son especialmente importantes para la descarbonización de industrias difíciles de eliminar en Pensilvania, como la siderurgia, la cementera y la petroquímica. Estos sectores tienen pocas o ninguna opción alternativa de descarbonización debido a las emisiones inherentes al proceso que se producen durante las reacciones químicas, como la calcinación de la piedra caliza para producir óxido de calcio para el cemento o la ruta del alto horno-horno básico de oxígeno (BF-BOF) para la producción primaria de acero.

El sector industrial de Pensilvania emitió casi 25 millones de toneladas métricas de_CO2 en 2022, de las que alrededor del 25% procedían del sector metalúrgico, incluida la producción de hierro y acero, seguido del 20% del sector mineral, incluida la producción de cemento, cal y vidrio. El resto de sectores industriales, pulpa y papel, residuos, procesamiento de gas natural, productos químicos y refino de petróleo, representaron en conjunto algo más del 49% del total, mientras que el 6% restante correspondió a la categoría "otros".

Figura 1: Emisiones industriales de Pensilvania en 2022 (excluida la generación de electricidad)

El uso de la captura y almacenamiento de carbono puede permitir que las instalaciones emisoras de dióxido de carbono se descarbonicen, y los proyectos de modernización de la captura tienen el potencial de mejorar la calidad del aire a través de la reducción de las emisiones que _no son de CO2 mientras se mantienen las operaciones existentes y se amplía la mano de obra. Capturar y almacenar las emisiones de_CO2 es una estrategia clave que Pensilvania debería desplegar para reducir significativamente las emisiones y mantener al mismo tiempo el motor económico del estado.

Más instalaciones de Pensilvania pueden optar a los créditos fiscales 45Q graciasa la Ley de Reducción de la Inflación

A pesar de la madurez tecnológica de la captura de carbono, sigue habiendo retos económicos, como subraya un informe de 2022 del Equipo Pensilvania. En el entorno político de 2022, la captura de muchas fuentes de emisiones en Pensilvania no resultaba económica. Los costes de captura de carbono en las instalaciones dependen del caudal volumétrico de los gases de combustión, así como de su concentración y pureza de_CO2. Además, los costes de transporte y almacenamiento dependen de factores como la distancia al lugar de almacenamiento, la escala, la supervisión y consideraciones geológicas. La Ley de Reducción de la Inflación aportó mejoras fundamentales al crédito fiscal 45Q, que ofrece incentivos económicos para la captura y el almacenamiento de carbono.

CATF ha descubierto que las recientes mejoras de la IRA han permitido que otras 140 instalaciones de Pensilvania que emiten más de 7,5 millones de toneladas métricas de_CO2 en 2022 puedan optar a los incentivos 45Q, frente a las 79 que podían optar anteriormente. Esas 219 instalaciones elegibles en Pensilvania (que están por encima de los umbrales actuales del IRS para recibir créditos fiscales 45Q) produjeron emisiones directas de_CO2 por un total de 82,5 millones de toneladas métricas en 2022^.1 Estas 219 fuentes se distribuyen de manera relativamente uniforme de este a oeste a través de la Commonwealth. La Tabla 1 ofrece una visión general de las instalaciones elegibles por sector, basándose en las emisiones declaradas en 2022.

Tabla 1: Instalaciones de AP que pueden optar a los incentivos fiscales federales 45Q y emisiones en 2022 por tipo de instalación

Tipo de instalación	Nº de instalaciones	Emisiones totales en 2022 por encima del Umbral 45Q (toneladas métricasde CO2 al año)
Productos químicos	7	1,941,665
Generación de electricidad	59	57,592,571
Metales	30	6,151,365
Minerales (cemento, vidrio, cal)	19	4,894,670
Procesado de gas natural	50	2,520,899
Otros	32	1,624,518
Refino de petróleo	5	2,061,904
Pasta y papel	9	2,949,208
Residuos	8	2,745,565
Total	219	82,482,363

Pensilvania tiene opciones para almacenar el carbono capturado, pero sigue habiendo dudas sobre su capacidad

La necesidad de capturar carbono viene acompañada de la necesidad de almacenarlo. En un sistema de captura típico, el dióxido de carbono se captura en el punto de emisión, se transporta a un lugar de almacenamiento y se inyecta a gran profundidad bajo tierra para su almacenamiento geológico permanente. Afortunadamente, gran parte de Pensilvania está situada en la cuenca de los Apalaches, que alberga muchas rocas sedimentarias profundas que podrían ser adecuadas para el almacenamiento geológico de carbono.

Pensilvania cuenta con múltiples formaciones geológicas en las partes occidental y septentrional de la Commonwealth que podrían servir como posibles depósitos de almacenamiento de carbono. Las estimaciones de capacidad de almacenamiento de_CO2 en acuíferos salinos profundos en Pensilvania oscilan entre 2.400 millones de toneladas métricas y 75.600 millones de toneladas métricas. El Departamento de Energía Estados Unidos estima que el potencial total de almacenamiento salino en Pensilvania (estimación media) es de 17.340 millones de toneladas métricas, capacidad suficiente para secuestrar el equivalente de todas las emisiones directas_{de CO2} de Pensilvania en 2022, o aproximadamente 100 millones de toneladas métricas de_CO2 al año durante los próximos 170 años.

Sin embargo, es probable que estas estimaciones de alto nivel superen con creces el potencial realista de almacenamiento comercial, ya que no tienen en cuenta la inyectividad medida sobre el terreno, que es la facilidad con la que los fluidos como el dióxido de carbono pueden fluir a través de las formaciones geológicas. Para comprender mejor y verificar el potencial de almacenamiento en Pensilvania, es necesaria una evaluación geológica más detallada.

Para ello, CATF encargó a Advanced Resources International un informe técnico de evaluación de las oportunidades de almacenamiento geológico. Las principales conclusiones del informe son las siguientes:

• Las formaciones de Knox, Oriskany, Lockport, Onondaga, Bass Islands y Medina sirvieron de base para una evaluación debido a que disponen de suficientes datos públicos. Todas las formaciones se encuentran en el centro o el oeste de Pensilvania, y las mejores parecen ser las de Lockport y Knox, con una capacidad teórica combinada de almacenamiento de_CO2 de 510 a 1.640 millones de toneladas métricas. Estas cifras representan una estimación más fiable de la capacidad real de almacenamiento que los análisis anteriores y señalan un potencial prometedor. A medida que se caractericen más formaciones y se disponga de más datos para un análisis más detallado, aumentará la confianza en la capacidad real de almacenamiento.

Tabla 2: Resumen de la capacidad teórica potencial de almacenamiento de_CO2 en acuíferos salinos del centro/oeste de ^Pensilvania2

Formación de objetivos	Capacidad de almacenamiento en zonas por encima de 2,0 toneladas métricas por milla cuadrada con una eficiencia de almacenamiento supuesta del 7,4 - 24% (miles de toneladas métricas)
Onondaga	0 - 1,641
Oriskany	0 - 57
Islas Bass	0 - 0
Lockport	112,021 - 337,522
Medina	0 - 23,848
Knox	401,400 - 1,304,267
Total	513,421 - 1,667,335
Sólo los más viables: Lockport y Knox	513,421 - 1,641,789

• Según los datos públicos disponibles de yacimientos petrolíferos análogos y la información de la base de datos nacional sobre secuestro de carbono, estas formaciones se caracterizan principalmente por una permeabilidad muy baja, lo que puede dificultar la inyección de_CO2 a tasas comercialmente viables. Los datos existentes son limitados y se necesitarán datos adicionales para determinar la viabilidad de estas formaciones para el almacenamiento a escala comercial en grandes instalaciones.
• En Pensilvania existen otras posibles opciones de almacenamiento al margen de los acuíferos salinos profundos, que son el objeto de este informe. La más prometedora de estas alternativas es el almacenamiento en yacimientos de petróleo y gas agotados. Aunque los datos sobre formaciones en yacimientos de petróleo y gas agotados suelen estar más disponibles, la alta densidad de pozos abandonados hace que el almacenamiento seguro en estos yacimientos sea potencialmente más difícil. El almacenamiento en los esquistos Marcellus y Utica también puede ser factible, pero requerirá pruebas adicionales para determinar su viabilidad. Además, pueden existir otras oportunidades de almacenamiento en los estados al oeste de Pensilvania o en alta mar en el Atlántico Medio.
• En la mayoría de los casos, es probable que sean necesarias tuberías de_CO2 para transportar_{el CO2} desde el lugar donde se captura hasta donde se almacenará, debido a consideraciones geológicas del lugar de las emisiones y a la distribución geográfica de las fuentes. Esto es especialmente cierto en el caso de las 109 instalaciones elegibles 45Q que emiten más de 50 millones de toneladas métricas de_CO2 en la parte oriental de la Commonwealth, donde es probable que la geología no sea adecuada para el almacenamiento.

Figura 2: Mapa que muestra la relación entre las fuentes de_CO2 y la capacidad potencial de almacenamiento de las formaciones combinadas de Lockport y Knox.

Se necesitan más trabajos de caracterización para comprender mejor el potencial de almacenamiento de Pensilvania

Uno de los principales problemas a la hora de identificar emplazamientos adecuados para el almacenamiento a escala comercial en Pensilvania es la relativa falta de datos públicos sobre el subsuelo de formaciones salinas profundas. A pesar de la larga historia de exploración de petróleo y gas en la Commonwealth, los datos disponibles públicamente necesarios para la evaluación de la capacidad de almacenamiento de carbono (por ejemplo, registros de cable, datos de porosidad y permeabilidad derivados de núcleos, pruebas de yacimientos, etc.) son escasos para las formaciones salinas profundas. Esta falta de datos pone de manifiesto la necesidad de realizar trabajos adicionales de caracterización geológica en Pensilvania. Las formaciones salinas muy profundas de la Commonwealth son a menudo poco conocidas, pero podrían servir como potenciales yacimientos de almacenamiento de carbono una vez caracterizadas adecuadamente.

A continuación se presenta una breve historia de los trabajos y la financiación existentes para caracterizar el potencial geológico de almacenamiento de_CO2 en Pensilvania.

Recomendaciones para el éxito en Pensilvania

En resumen, el informe sobre almacenamiento geológico concluye que Pensilvania tiene fuentes de emisión que probablemente requerirán la captura y el almacenamiento de carbono para conseguir reducir las emisiones. Existen posibilidades de almacenamiento geológico de ese dióxido de carbono en Pensilvania, pero para confirmar su viabilidad son necesarios nuevos esfuerzos de caracterización, incluida la perforación de nuevos pozos de prueba. Además, es probable que se necesiten oleoductos de_CO2 para las operaciones de captura y almacenamiento de carbono a gran escala. Verificar la capacidad de almacenamiento de_CO2 es aún más relevante dado el reciente anuncio de la selección de ARCH2 para las negociaciones de adjudicación. El eje ARCH2 incluye múltiples proyectos que prevén producir hidrógeno mediante el reformado de gas natural combinado con la captura y almacenamiento de carbono en las zonas central y occidental del Estado.

Entre las oportunidades para permitir la captura y el almacenamiento de carbono en AP se incluyen: 

• Marco político estatal. Pensilvania puede atraer mejor los proyectos y garantizar el éxito del desarrollo de la captura y almacenamiento de carbono estableciendo un marco legislativo claro, sólido y significativo para las cuestiones relacionadas con la captura y almacenamiento de carbono a nivel estatal. Esto puede incluir:
  • Aclaración de la propiedad del espacio poroso, establecimiento de procedimientos de unitización, asunción de responsabilidad a largo plazo tras el cierre de los pozos de almacenamiento de carbono, requisitos de justicia medioambiental y minimización de otros impactos locales.
  • Establecimiento de una financiación administrativa para estas funciones.

• Financiación estatal. Para permitir con éxito el almacenamiento de carbono en el estado, Pensilvania debe dotar de todos los recursos a las agencias y reguladores que apoyarán y supervisarán su desarrollo. Por ejemplo:
  • Si Pensilvania opta por la primacía de la clase VI de UIC, el Departamento de Protección Medioambiental necesitará financiación y recursos adecuados para supervisar la concesión de permisos y la aplicación del programa.
  • La financiación de la Oficina de Estudios Geológicos del DCNR para llevar a cabo una caracterización geológica específica que incluya nuevos pozos de prueba debería considerarse un componente clave de cualquier legislación sobre captura y almacenamiento de carbono en Pensilvania. Los datos recogidos de cualquier esfuerzo financiado por el gobierno deben estar disponibles públicamente en un formato de fácil acceso.
• Transporte de_CO2. El transporte de_CO2 capturado desde las fuentes de emisión hasta los lugares de almacenamiento requerirá nuevas tuberías de_CO2. Para complementar las próximas actualizaciones de la normativa federal sobre seguridad de las tuberías de_CO2, los responsables políticos estatales pueden apoyar el desarrollo responsable de la captura y el almacenamiento de carbono evaluando los corredores óptimos de transporte de_CO2, aclarando la aplicabilidad de los requisitos de la Comisión de Servicios Públicos de Pensilvania para las tuberías de_CO2 y apoyando la preparación para emergencias estatales y locales y a los primeros intervinientes locales para acomodar la_{infraestructura de CO2} .

• Colaboración regional. Los legisladores de Pensilvania también deberían mirar más allá de las fronteras estatales y colaborar con los gobiernos de los estados vecinos para desarrollar una hoja de ruta de infraestructuras multiestatales para el almacenamiento y el transporte_{de CO2}, incluyendo Ohio y el Medio Oeste, Virginia Occidental, Nueva York y la región del Atlántico Medio.

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¹ Las instalaciones de generación de electricidad a partir de carbón que han anunciado su retirada no se incluyeron en estos totales. Las instalaciones excluidas incluyen Montour, LLC, Brunner Island, LLC, Homer City, Keystone y Conemaugh, que emitieron 17,8 millones de toneladas métricas de_CO2 en 2022.

² El rango para cada formación objetivo representa los valores para diferentes eficiencias de almacenamiento supuestas. Las formaciones Bass Islands y Lockport no disponen de mapas de estructura en NATCARB. https://www.netl.doe.gov/coal/carbon-storage/strategic-program-support/natcarb-atlas