O " gás de leito " às vezes denominado " gás de carvão ", expressão que também tem outro significado ) ou gás de carvão , é um gás, constituído principalmente de metano , que fica retido ( adsorvido ) no coração da matriz sólida do carvão ( especialmente carvão betuminoso e antracite ) nas bacias carboníferas, nos microporos do carvão não utilizado ou explorado de forma incompleta. Esse gás foi inicialmente conhecido como " grisu ", tão temido pelos mineiros por causa das explosões frequentemente fatais de bolsões de gás acumulados em certas galerias.
Classificado na família dos gases substrato rochoso e localmente extraído a partir de camadas de carvão que não podem ser exploradas, pois "demasiado profunda ou de muito má qualidade para dar origem a mineração convencional" (como no caso dos carvões de baixo grau). Do pó Bacia hidrográfica ), é (de acordo com um relatório publicado pelo IFP em 2013) explorada industrialmente "em mais de uma dezena de países do mundo" . Sua origem geológica é principalmente “termogênica”, mas contém uma certa proporção de “gás biogênico” (de origem bacteriana, produzido por certas arqueobactérias conhecidas como “ metanogênicas ”). Em grandes profundidades onde o carvão não foi extraído, este gás está presente na forma quase líquida devido à pressão a que está sujeito, mas geralmente é fortemente “adsorvido” na matriz de carbono .
As características físicas e químicas do carvão, bem como sua profundidade (pressão / temperatura) determinam a maior ou menor capacidade de um carvão para adsorver e dessorver metano a uma "taxa de operação" mais ou menos rápida (variável no espaço e Tempo). Dependendo de sua natureza e de sua história geológica, o carvão é, de fato, mais ou menos saturado com camadas de gás. Nos melhores depósitos (por exemplo, a bacia de carvão do Powder River em Wyoming ), ao contrário de muitos "gases naturais convencionais", o metano do leito de carvão contém muito poucos hidrocarbonetos mais pesados (como propano ou butano , pouco nitrogênio (menos de 3%) e pouco CO 2(menos de 3%). No entanto, algumas camadas de carvão (como aquelas em partes de Illawarra Coal Measures, NSW, Austrália) contêm naturalmente pouco metano e alto CO 2.
Seu comportamento in situ (em profundidade e sob alta pressão) ainda é pouco compreendido (não pode ser assimilado a um gás ideal nessas condições , além disso, sua composição varia, como a dos carvões em que é adsorvido), mas sob certas Pode ser dessorvido e melhorado como fonte de energia ou carbono para a carboquímica, mas também é um poderoso gás de efeito estufa se for perdido na atmosfera e, como todas as fontes de dióxido de carbono. '' Combustíveis fósseis , ele produz CO 2 quando o queimamos.
Os falantes de inglês usam o acrônimo CBM para " metano de leito de carvão ", que geralmente designa metano de leito de carvão , enquanto a sigla ECBM (para metano de leito de carvão aprimorado ) designa o metano extraído de leito de carvão por meio de técnicas modernas.
É parte do "gás natural não convencional" (junto com o gás de xisto , hidratos de metano ( clatratos submarinos ou permafrost ) ou CH 4 dissolvido em alguma água subterrânea salina).
Na Austrália , falamos de “ gás de camada de carvão ” (abreviado CSG).
Pequenas falhas ou fraturas naturais das camadas de carvão (conhecidas como “ travas ” para falantes de inglês) também podem se acumular se não forem preenchidas com água, por exemplo, após o bombeamento ou em uma zona de um cone de escoamento de água subterrânea.
O gás dessorvido de uma camada de carvão é na maioria das vezes principalmente de origem térmica, resultante da degradação da matéria orgânica por pirólise lenta sob o efeito da pressão e do calor à medida que o carvão afunda no porão. No entanto, a parte biogênica (produzida por micróbios na fase anaeróbia , milhões de anos atrás) varia de 10% a mais de 90%, e certos depósitos têm uma parte biogênica mais importante, mesmo dominante, especialmente em certos subcarvões. -bituminoso e de alto grau de coalificação: é conhecido em mais de trinta bacias carboníferas em todo o mundo, sendo a mais rica a da "Powder River Basin" ( Powder River Basin ) no Wyoming rica em minas a céu aberto. Nestes carvões sub-betuminosos, aproximadamente 89% do metano é de origem biogênica, e o gás biogênico dessa bacia é responsável por aproximadamente 15% dos recursos de gás de fundo dos EUA, com a produção de carvão sendo responsável por aproximadamente 40% da produção. Estados Unidos (em 2011).
A análise isotópica do gás permite especificar sua origem.
Devido ao comportamento diferente dos gases adsorvidos em um carbono, a composição do gás extraído da mesma camada de carbono (qualquer que seja sua classificação) pode variar consideravelmente de acordo com a profundidade e as técnicas de "estimulação", "dessorção" e extração usado: técnica de recuperação passiva (para queimadura), ativa (do bombeamento à dessorção por despressurização, possivelmente após ativação por cavitação ou fraturamento do depósito) e mais ou menos assistida ou reativada por depósito de técnicas de estimulação, por fraturamento hidráulico, injeção de produtos químicos, etc.) (ver exemplo; tabela abaixo, para a Alemanha com base nos dados disponíveis em 2002, de acordo com Thielemann (2002).
| Níveis medidos na Alemanha para cinco componentes (em% do volume extraído) da camada de gás (em negrito) e do gás de mina / grosso de acordo com Thielemann (Junho de 2002) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Gás ( composto químico ) |
Símbolo químico | Camada de gás | Gás de mina / bombardeio (bombeado ativamente) | Gás de mina dessorvido espontaneamente / pântano de fogo em minas desativadas |
| Metano | CH 4 | 90 - 95 Vol .-% | 25 - 60 Vol .-% | 30 - 95 Vol .-% |
| Dióxido de carbono | CO 2 | 2 - 4 Vol .-% | 1 - 6 Vol .-% | 1 - 15 Vol .-% |
| Monóxido de carbono | CO | 0 Vol .-% | 0,1 - 0,4 Vol .-% | 0 Vol .-% |
| Oxigênio | O 2 | 0 Vol .-% | 7 - 17 Vol .-% | 0 Vol .-% |
| Azoto | No. 2 | 1 - 8% | 4 - 40% | 5 - 32% |
Esse gás foi inicialmente conhecido como " grisu ", tão temido pelos mineiros por causa das explosões frequentemente fatais de bolsões de gás acumulados em certas galerias.
Os colonizadores americanos de Wyoming também encontraram pequenas quantidades dela, de origem biogênica a priori e de carvões de baixa classificação na superfície ou de origem térmica e, em seguida, provenientes de carvões de alta classificação, perfurando poços de extração de água. Em áreas rasas de carvão, particularmente na Bacia do Rio Powder durante a perfuração rasa de água na década de 1950 (fonte: Olive, 1957 citado por JonesDeBruin1990). Algumas forjas ou ranchos nesta região o usavam para suas necessidades de energia já em 1916 .
No final do XX ° século, enquanto que os campos de petróleo convencional e gás estão esgotados, um setor industrial " gás de carvão aparece" (nos anos 1980 nos Estados Unidos). Em 2013, está principalmente ativo nos Estados Unidos e Canadá e está se desenvolvendo na Austrália, que também possui ricos depósitos, mas a China, a Rússia e em menor medida a Índia têm os principais recursos mundiais. Na Europa, estão prospectando o Reino Unido, a Polônia, a França e a Bélgica (estudando a exploração de acampamentos para desgaseificação de minas ou locais à espera de exploração por galerias de minas.
A indústria de mineração e gás está concentrando seus esforços em métodos que permitam sua dessorção de sua matriz, explorando poços especiais que levam à perfuração direcional, horizontal ou seguindo o mergulho da camada de carvão, a ausência de galerias e a redução de pessoal.
Essencialmente composto de metano, a camada de gás também é um poderoso gás de efeito estufa (o metano é, no curto prazo, mais de vinte vezes mais ativo do que o CO 2em termos do fator de aquecimento da atmosfera), o que explica em parte por que essa exploração é fonte de polêmica .
A extração da camada de gás é realizada de acordo com duas abordagens.
O fogo é expresso "naturalmente" em todos os vazios escavados no carvão e, a fortiori, por antigas minas de carvão.
A sua recuperação foi praticada, por exemplo, na França desde os anos 1970 com Méthamine (agora Gazonor ) na bacia mineira de Nord-Pas-de-Calais na França. Esta atividade não é fonte de controvérsia, uma vez que este firedamp é espontaneamente liberado nos vazios residuais (700 milhões de metros cúbicos de vazios originalmente deixados pelos 2 bilhões de toneladas de carvão e estéril extraídos somente desta bacia) pelo carvão colocado fora de agua.
Este gás é usado como combustível . A combustão do metano, que de outra forma escaparia para a atmosfera e contribuiria fortemente para o efeito estufa , o transforma em CO 2cujo potencial de aquecimento global (GWP) é muito menor (por definição, o GWP de CO 2é igual a 1, enquanto o do metano é de 25 a 100 anos e de 72 a 20 anos). Na França, a recuperação e combustão do amido evita a emissão de 500.000 t / ano de CO 2eq (em 2017).
A produção de grisu é até certo ponto autossustentável: após a remoção da água, grumos podem desabsorver lentamente na cavidade, então a mudança na pressão na matriz modifica favoravelmente a porosidade e a permeabilidade do carbono por movimentos de retração e intumescimento de a matriz de carbono. Uma vez que o gás é dessorvido, a pressão que ele exercia nos poros e microporos do carbono diminui e eles encolhem; a taxa de expulsão do gás do carbono diminui enquanto, ao contrário, o estreitamento dos poros faz com que toda a matriz se descomprima, o que pode aumentar a liberação do gás que circula mais ou menos rapidamente na camada dependendo de sua porosidade. Em antigas bacias fortemente exploradas, como a bacia de mineração Nord-Pas-de-Calais , a importância da subsidência e distúrbios de superfície sugere que as camadas estão notavelmente fraturadas. É assim que a Gazonor foi capaz e ainda pode explorar quantidades significativas de metano que surge espontaneamente das antigas redes de poços e galerias de carvão.
A recuperação aprimorada explora técnicas de perfuração de petróleo ou gás para extrair mais gás do carvão.
Depois de ter usado (como na indústria de petróleo) a perfuração vertical por alguns anos e inspirado nas técnicas desenvolvidas para o gás de xisto , vários operadores de gás estão buscando explorar mais intensamente a camada de gás no carvão. Por meio dos chamados furos horizontais ( na realidade, primeiro vertical e depois orientado de modo a seguir a direção da camada de carvão, dentro de sua espessura, dentro de uma “faixa” de 100 a 1.500 metros ou mais).
Várias técnicas de fraturamento ou "estimulação de base rochosa" também podem ser usadas.
A técnica que se tornou a mais comum consiste em rebaixar a camada de carvão retirando a água que contém com uma potente bomba . Desta forma, a água e o gás são liberados e depois separados no poço elevador e / ou na superfície. O gás é então seco e enviado para uma estação de compressão que o injeta em um gasoduto.
Recentemente e nos Estados Unidos, um software foi criado para permitir que alguns operadores monitorassem remotamente as medições de pressão / vácuo de "várias centenas a vários milhares de poços de uma vez, espalhados por centenas de hectares" , a fim de detectar avarias e manutenção necessidades o mais cedo possível.
“Água de produção” é a água que estava presente no carvão e que é sugada involuntariamente para os lençóis freáticos próximos (redução do lençol freático induzida por bombeamento). Essa água pode ser evacuada de diferentes maneiras: via reinjeção em formações geológicas isoladas; por evaporação de "tanques de evaporação"; descarregar em cursos de água ou, às vezes, em uma rede de irrigação . Em todos os casos, são necessárias precauções devido a uma carga mineral frequentemente muito elevada (principalmente bicarbonato de sódio , cloretos e vestígios de metais pesados ou radionuclídeos previamente retidos no carvão).
As técnicas de extração horizontal tendem a ser generalizadas (95% dos atuais locais de produção de gás de camada no mundo (INERIS BRGM 2013).
Estas técnicas são mais adequadas para as camadas de carvão mais espessas, com pouca falha e poucas dobras, ou requerem perfeito domínio da perfuração e muito bom conhecimento da espessura, largura, mergulho e dobras das camadas de carvão a serem exploradas (informações adquiridas ou abordadas por análise sísmica , estudo de amostras e modelação do subsolo ...).
Os testes e projetos prevêem operações de perfuração horizontal realizadas a partir de uma mesma plataforma de superfície.
A técnica de despressurização por bombeamento de água permite, teoricamente, a extração de gases aprisionados em carvão (naturalmente microfraturado) do que em folhelhos, sem fraturamento hidráulico (" fracking " para falantes de inglês), mas segundo relatório do INERIS e BRGM (2013), técnicas de "fraturamento" são cada vez mais utilizadas, e [ "muito semelhantes" às implementadas para a exploração de gás e óleo de xisto (grandes quantidades de óleo de xisto). (Água, aditivos químicos, injeção de propante ou propantes ) de cama, ou técnicas alternativas de “estimulação” ] (sem injeção de produtos químicos). Essas técnicas são usadas no início da operação ou durante ela para reiniciar uma produção enfraquecida. Visam aumentar a porosidade e a permeabilidade do leito rochoso ao gás e à água, que são então mais facilmente drenados para os poços a partir das "manchas" de carvão, e com maiores taxas de fluxo; “As configurações de depósitos que não requerem este tipo de trabalho preliminar são de facto raras à escala internacional” .
Alternativas : vários processos de gaseificação in situ veios de carvão subterrâneos foram feitas no final da XX th século, mas com resultados mistos ou pobres; existe o risco de incêndio em minas se a mesma operação for realizada próximo à superfície.
Também houve uma tentativa de fazer combustíveis líquidos a partir do carvão.
A permeabilidade do reservatório (conjunto de camadas de carvão) é um fator chave para a exploração do gás porque tem grande influência nas propriedades físico-químicas de uma camada de gás, mas sobretudo na sua acessibilidade e na sua taxa de dessorção; de muito lento em um substrato ligeiramente permeável a muito alto em um carbono muito poroso ou em situação de descompressão ou, ao contrário, de forte sobrepressão. Carbonos microporosos com poros de menos de dois nanômetros contêm e dessorvem a maior parte do gás da camada. A porosidade está ligada ao “tipo maceral”.
O carvão constitui um reservatório relativamente fracamente permeável a esse metano. Dependendo do tipo de carvão vegetal, o substrato do reservatório possui uma estrutura de microflha e / ou microfratura, de acordo com dois tipos de microfraturas: em redes de microfissuras "ponta a ponta" (matriz mais permeável) ou "em ângulos retos" (menos permeabilidade) com uma razão de 1 a 17 entre essas permeabilidades; esta permeabilidade é considerada anisotrópica .
Em grande escala, redes de micro-falhas e falhas ou efeitos de pressão diferenciada da veia modulam a permeabilidade dentro da mesma veia, bem como a proximidade dos limites da veia (“fronteiras litológicas”).
Em pequena escala, o fluxo de fluidos em reservatórios de metano de leito de carvão geralmente segue caminhos ortogonais. Essa baixa permeabilidade significa que as áreas de drenagem ao redor dos poços de metano do leito de carvão costumam ter formato elíptico. Nesta escala, a permeabilidade depende de:
Essas características variam de acordo com o “ litótipo ” dominante na área explorada.
O tamanho dos poros e a conectividade podem ser medidos pelo petrógrafo em amostras frescas por "porosimetria de mercúrio" até poros de pelo menos cerca de 0,003 μm . As amostras podem ser desidratadas para que a presença de água na rocha não distorça a medição da porosidade.
A profundidade e o tipo de “depósito” são também dois parâmetros importantes da pressão de enchimento dos poros e da natureza dos gases aí alojados. Esses parâmetros são levados em consideração na tentativa de modelar diferentes tipos de reservatórios de gás de carvão. Testes de sorção de alta pressão de um gás (metano) ou multigás (ex: metano, hidrocarbonetos mais pesados, nitrogênio e / ou CO ou CO 2) também podem ser feitos, mas são feitos sobre carvões "secos" trazidos do fundo, cujas características podem ter mudado.
O gás de carvão é principalmente metano, com uma pequena proporção de etano , nitrogênio , dióxido de carbono e alguns outros gases. As propriedades intrínsecas de cada carvão determinam a composição exata do gás e a quantidade de gás que pode ser extraída dele.
A porosidade dos reservatórios de carvão é geralmente muito baixa (0,1-10% na melhor das hipóteses).
A capacidade de adsorção do carvão é medida pelo volume de gás adsorvido por unidade de massa de carvão. É geralmente expresso em SCF ( pés cúbicos padrão , o volume (em pés cúbicos nos países anglo-saxões) medido em condições normais de temperatura e pressão ) de gás por tonelada de carvão. Na França, o conteúdo real ou potencial de gás de um carvão (CH 4sozinho ou com outros gases) é expresso em metros cúbicos de CH 4(e / ou CO 2) por tonelada de carvão.
A maior parte do gás presente nas camadas de carvão é adsorvida. Quando um “reservatório” é colocado em produção, primeiro é a água presente nos espaços de fratura que é bombeada; esta despressurização melhora ou causa a dessorção do gás da matriz carbonácea.
O conteúdo real de um carbono no local pode às vezes ser baixo (ou mesmo zero) em comparação com a capacidade de adsorção total teórica, que varia dependendo do tipo e da "qualidade" do carbono. O contexto geológico é de grande importância; para o carvão formado ao mesmo tempo, ou mesmo na mesma bacia, pode ter contribuído para um vazamento do gás emitido durante a coalificação, ou, ao contrário, para um bom aprisionamento no carvão. Assim, encontramos taxas de metano adsorvido variando de 100 a 800 SCF / tonelada para as camadas de carvão estudadas nos Estados Unidos. INERIS cita por sua vez para o CH 4, valores que variam de acordo com as condições de formação geológica do carvão entre 0 e 15 m 3 / te “excepcionalmente” mais.
Conforme indicado anteriormente, e de acordo com a teoria da percolação , é a permeabilidade permitida pela rede de microfraturas que determina as rotas de distribuição do gás na camada carbonácea. Quanto maior for a permeabilidade, maior será o potencial de produção de gás.
Na maioria das camadas de carvão testadas nos Estados Unidos, essa permeabilidade foi de 0,1 a 50 milidarcis. A permeabilidade dos reservatórios fraturados pode ser aumentada pela aplicação de certo estresse ao reservatório, o que é feito com técnicas de fraturamento hidráulico que devem, no entanto, ser cuidadosamente controladas para não empurrar o gás para fora da veia ou do sistema com o objetivo de drená-lo até 'para a recuperação também. O carvão tem uma permeabilidade bastante sensível ao estresse mecânico, permitindo o que os fabricantes chamam de operações de "estimulação" da produção.
O teor de metano varia muito de acordo com as condições de formação do carvão e de acordo com a natureza geológica do “reservatório” (integridade, falhas, etc.).
A espessura da camada de carbono, portanto, não é necessariamente proporcional ao volume de gás potencialmente extraível. Para que um reservatório libere muito gás, ele deve conter muito e a diferença de pressão entre o poço e o leito de carvão é a maior possível, como é o caso de qualquer reservatório.
Algumas formações de carvão (e xisto) podem ter concentrações lucrativas de gás, independentemente da espessura da formação, e outras não. Por exemplo, na Cherokee Coal Basin (South Kansas), um poço levantou uma quantidade significativa de gás de um leito de carvão raso (1–2 pés), enquanto outro com o dobro da espessura não o fez, quase nada.
O potencial de gás de uma camada de carvão também depende da natureza do carvão; e mais precisamente de sua distribuição, de sua estrutura (homogeneidade / heterogeneidade) e, indiretamente, de sua composição nos macerais (os macerais são entidades petrográficas ; o equivalente microscópico dos minerais, mas em rochas fósseis de origem orgânica). O conteúdo maceral e o tipo de carbono não parecem ter importância direta, mas influenciam indiretamente (em várias escalas) o microcracking do carbono, que é de grande importância para a dessorção do gás.
Em geral, um alto teor de vitrinita (característica de carvões "brilhantes" é, por exemplo, preditivo de uma maior chance de extração de gás de carvão lucrativa (mas lenta), enquanto um alto teor de inertinita (carvões foscos de característica específica) pressagia baixo desempenho), mas há exceções, ainda mal compreendidas a esta regra (por exemplo, relacionadas à presença de vastos sistemas de microfraturas não mineralizadas). Os minerais contidos no carvão não desempenham (ou praticamente nenhum) papel na adsorção do "gás de carvão", mas foi descoberto que alguns carvões ricos em minerais dessorvem o metano que contêm mais rapidamente.
Outros parâmetros que afetam em particular a densidade do gás do carvão incluem:
Em termos de níveis de metano e enxofre, a qualidade do gás do leito de carvão costuma ser boa, mas os rendimentos dos poços em operação são geralmente muito mais baixos do que os dos reservatórios convencionais de gás natural , normalmente com pico em torno de 0,1 m3 / s por poço (8.500 m 3 / d), podendo gerar custos iniciais significativos ou mesmo falhas ou problemas ambientais no caso de camadas de carvão muito delgadas, ou perturbadas por fendas e / ou discrepâncias, respectivamente de origem sedimentar e geológica ou sísmica.
Os perfis de produção dos poços são geralmente caracterizados por uma curva em sino, com a produção de gás aumentando inicialmente à medida que a água é bombeada para a camada (fase de dessorção máxima) antes de uma taxa de fluxo de declínio rápido.
Alguns operadores injetam CO 2 ou nitrogênio sob pressão muito alta de outro poço para estimular o depósito e "empurrar" o gás restante para o poço de extração.
Aspectos químicos e energéticos
Aspectos físicos
A condensação diferencial da mistura deve ser estimada pelo operador. Isso é feito por um processo físico descrito matematicamente por uma equação diferencial , que permite estimar (por cálculo) o teor de condensado de uma camada de gás e o coeficiente de produtividade do condensado em regime gasoso. Este método de cálculo, em particular, foi estabelecido com base em experiências realizadas no final da década de 1980 na superfície em "tubos de ensaio" de carvão.
O uso desse gás e / ou suas técnicas de extração são objeto de controvérsia, principalmente devido ao amálgama com o gás de xisto quanto às técnicas de exploração; primeiro nos Estados Unidos e Canadá, e de ONGs envolvidas na proteção da natureza ou da água, e desde o final de 2010 na Europa, depois naagosto de 2011na Austrália, onde o primeiro-ministro de New South Wales (B. O'Farell) anunciou que deseja proibir duas operações de gás de carvão, após o fato de Ross Sunn, porta-voz da Associação de Operadores e Produtores de Petróleo Australiano reconheceu que "a perfuração, em vários graus, tem um impacto sobre os aquíferos adjacentes" , após ter durante vários anos afirmado o contrário de acordo com B. O'Farell, e enquanto uma série de regiões administrativas exigiam uma moratória sobre as operações existentes.
As críticas a ela dirigidas referem-se principalmente aos impactos ambientais e à saúde, diretos e indiretos. Em teoria, na maioria dos países, esses impactos ambientais deveriam ter sido descritos pelos estudos de impacto iniciais e, em seguida, limitados ou compensados por medidas conservatórias ou compensatórias apropriadas, sob o controle dos governos e algumas de suas agências e ministérios, por ocasião da exploração e procedimentos de autorização de exploração, que geralmente fornecem uma oportunidade para consulta pública e inquérito público .
Os operadores também são obrigados a obter licenças ou autorizações para a construção de estradas, dutos e qualquer infraestrutura técnica, bem como para a reinjeção ou descarga de águas residuais. Devem também, teoricamente, reparar certos impactos ambientais quando a lei assim o exigir.
No entanto, essas técnicas eram novas, pouco conhecidas do público e dos órgãos ambientais, e seus especialistas estavam dentro de empresas de exploração ou extração. Além disso, os aditivos químicos usados nem eram conhecidos da EPA (até o final de 2010), os fabricantes alegando que eles se enquadram no sigilo comercial ou de fabricação .
O gás de carvão é criticado em particular:
Na França, INERIS e BRGM encomendado conjuntamente um relatório em 2013 sobre uma "análise simplificada de riscos e impactos ambientais aplicadas à implantação do setor" , produzido com base em um resumo bibliográfico focalizando feedback. O setor "carvão de gás" em países onde foi implementado.
Este gás tem a vantagem de conter menos nitrogênio e muito menos sulfeto de hidrogênio (ácido, corrosivo e tóxico) do que outros gases naturais como o gás Lacq (muito ácido). Ele pode ser integrado à rede de distribuição global na forma de gás natural comprimido e gás natural liquefeito (GNL), dois setores que se desenvolveram na Austrália, China e Indonésia no início dos anos 2000.
Alguns promotores da extração da camada de gás acreditam que combinado com o princípio dos "poços acoplados", também seria possível sequestrar o CO 2.em vez de CH 4fazendo com que o segundo ocupe o lugar do primeiro; CO 2injetado por um poço de injeção usado para empurrar o metano em direção ao poço de extração. Se todas as minas de carvão conhecidas fossem utilizáveis e usadas para armazenar CO 2 desta formaassociado a uma operação do tipo ECBM, o potencial de armazenamento seria em torno de 150 Gt de CO 2, mas de acordo com as análises econômicas disponíveis, apenas 5 a 15 Gt de dióxido de carbono poderiam ser possivelmente sequestrados com um benefício líquido, 60 Gt de capacidade adicional de captura podem estar disponíveis a um custo moderado (de menos de 50 $ / t CO 2 (nas condições econômicas da década de 1990), ou seja, quase sem estudos de impacto ou compensação ambiental).
Experimentos estão em andamento, mas as jazidas de carvão são muitas vezes heterogêneo e / ou que entrem em contacto com a água durante a sua fratura, ou naturalmente fraturado ou quebrado por um ex-operacional como em áreas de mineração exploradas no XIX th e XX th século. CO 2assim, preso não pode ser tão confiável e durável (John Gale e Paul Freund, promotores desta técnica dizem que este CO 2serão “sequestrados por muitos anos” , sem comprometer a duração do sequestro) e consideram que há “melhorias ainda necessárias” nas técnicas de origem do petróleo utilizadas, sem garantir que o CO 2não pode subir gradualmente à superfície ou representar um problema, alterando a " hidroquímica e hidrogeohimística das camadas profundas" (CO 2produz ácido carbônico na água, um fator de acidificação, que também promove a circulação de água e metais tóxicos dissolvidos). Os teores de íons, geoquímica mineral, mas também orgânica , as reações redox e o equilíbrio de adsorção / dessorção , etc. poderia de fato ser afetada, com consequências que ainda não podem ser avaliadas e que irão variar de acordo com a temperatura e pressão, os materiais no local, a possível presença de falhas, a natureza da água e dos aditivos injetados e de acordo com a existência ou não o meio permanece saturado com água, supersaturado no momento do fraturamento hidráulico e então possivelmente dessaturado durante a operação com despressurização. Além disso, o bombeamento de águas profundas pode, ao aumentar a água com excesso de sal, modificar os principais equilíbrios químicos ( cloretos , sulfatos , carbonatos, etc. , conforme definido pelo geoquímico australiano Chebotarev (1955) e iônico e ecológico na superfície.
A extração do carvão das minas de carvão (foi primeiro uma medida de segurança) levou à sua recuperação (anos 1950) e depois à tentativa de valorizá-lo (anos 1970), com métodos industriais já comprovados nos anos 1990. Ao mesmo tempo, o desenvolvimento O fracking e a perfuração direcional possibilitaram o aprimoramento das técnicas de exploração do gás de camada, na década de 2000, nos Estados Unidos, bem como na Austrália e no Canadá.
No entanto, prospectivamente , discute-se o futuro econômico e industrial desse gás. Vários fatores influenciarão a lucratividade de sua extração e comércio:
É lá que esse gás começou a ser explorado industrialmente, nos Estados Unidos que possui mais de dez bacias geológicas adequadas. Quase 10% da produção americana de gás viria da camada de gás, lucrativa pela exploração conjunta de petróleo e hidrocarbonetos de condensados de gás natural. Mas, como no Canadá , o desenvolvimento e a produção de gás de carvão foram desacelerados pela recessão global ( crise de 2008 ).
O Canadá começou a produzir gás de costura (a partir de depósitos betuminosos do Cretáceo). Teria também recursos potenciais em certas camadas de carvões betuminosos e sub-betuminosos do Jurássico e do Terciário nas bacias sedimentares do oeste do país.
Os grandes países emergentes ( BRICS , ou seja , Brasil , Rússia , Índia , China e África do Sul, bem como a Indonésia, que tem camadas potenciais de carvão terciário semiantracita a sub-betuminoso em duas bacias em Sumatra e três na ilha de Kalimantan) têm uma economia e / ou demografia em rápido crescimento, o que requer novos recursos energéticos. Alguns deles têm recursos significativos de carvão e gás natural e são um pouco menos limitados do que os países ricos por convenções internacionais de luta contra o aquecimento global ( o protocolo de Kyoto e suas consequências em particular). A China e a Índia começaram a explorar seus recursos de gás carvão desde 1900, mas as técnicas de fraturamento hidráulico não permitiram testes em grande escala até os anos 2000; A Indonésia e a Rússia começaram a explorar seus recursos de gás carvão na década de 2000, com uma primeira produção após 2010 para reduzir sua dependência energética . Durante a recessão que começou em 2008 , os BRICs parecem ter continuado a exploração.
Nos anos de 2010-2013, a China produziu gás de minas e camadas de carvão carbonífero e permiano e antracito na bacia de Qinshui e tem recursos potenciais (da mesma idade) na bacia de Ordos.
Nos anos de 2010-2013, a Índia produziu gás de carvão (de camadas de carvão / antracito) em 4 bacias datadas do Permiano, mas tem recursos potenciais em 12-14 outras bacias e, potencialmente, em 6 bacias de carvão sub-betuminosas que se formaram no terciário .
Os britânicos e as Filipinas também estariam interessados neste recurso.
Geólogos japoneses estimaram que as camadas de carvão sob o arquipélago japonês e seu leito marinho poderiam potencialmente abrigar 2,5 trilhões de metros cúbicos de CH 4(na forma de camada de gás em particular) e potencialmente absorver cerca de 10 GT de CO 2. No entanto, o risco sísmico nesta região do mundo é um grande risco (associado ao de um tsunami), que põe em causa a confiabilidade dos equipamentos, poços, armazenamento ao longo do tempo, etc.
A Austrália produz gás de junta e mina a partir de depósitos de carvão e antracito antigos ( Permiano ) na Bacia de Sydney e de carvão betuminoso nas bacias de Bowen, Gunnedah e Gloucester. Outra produção vem de camadas de carvão betuminoso (do Jurássico ) nas bacias de Surat e Clarence-Moreton. Quase todos os terminais de GNL (Gás Natural Liquefeito) na Austrália são pelo menos parcialmente abastecidos por gás do mar . Na região de Queensland , onde a Grande Barreira de Corais está localizada , mais de 90% das necessidades de gás são fornecidas pela camada de gás explorada na região .
A Austrália assume que a conversão do gás de carvão em GNL permitirá a expansão dos mercados de gás asiáticos.
Um projeto europeu “ RECOPOL ” (equivalente ao projeto americano Coal-seq lançado por três anos emOutubro de 2000 nos Estados Unidos, pelo departamento de energia DOE, com AMOCO e BP (que vem testando essa técnica desde os anos 1980), iniciada em Novembro de 2001, Por 3 anos, incluindo 18 meses de experiência de campo, na Polónia, de 3,5 M € financiado em 50% pela 5 ª PCRD (programa-quadro de investigação) de recuperação de metano da camada conhecida como “ECBM” (Enhanced Coal Bed Methane) e armazenamento subterrâneo de CO 2nas camadas de carvão por injeção de CO 2.
No início de 2017, a empresa francesa de energia perfurou a cave em Lachambre , perto de Saint-Avold em Mosela , em busca de gás de carvão retido entre 1.000 e 1.500 metros de profundidade, em camadas de carvão nunca exploradas. Não utiliza fraturamento hidráulico, proibido na França, nem água ou produtos químicos injetados, como para a exploração do gás de xisto. O gás é extraído por diferencial de pressão, aproveitando as fissuras naturais do carvão. O porão da bacia de carvão do Mosela representa o equivalente a seis anos de consumo de gás na França. A empresa espera comissionar vários poços nos próximos anos, gerando uma produção de mais de 700 milhões de metros cúbicos em doze anos.