pH como variável indicadora em águas subterrâneas de vazamentos provenientes de sequestro geológico de carbono

Abstract

O sequestro geológico de carbono tem se mostrado uma importante alternativa para a redução das emissões atmosféricas de CO2. No entanto, potenciais vazamentos, provenientes da formação armazenadora, podem atingir aquíferos e comprometer sua qualidade. O desenvolvimento de técnicas para detecção de vazamentos pode auxiliar na agilidade de adoção de medidas mitigadoras. O uso de variáveis geoquímicas como indicadoras de exsudações pode ser uma técnica viável pelo fato de a água subterrânea poder sofrer variações expressivas em alguns parâmetros geoquímicos em fases muito iniciais de seu contato com o CO2. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar possíveis variáveis hidrogeoquímicas indicadoras da interação entre CO2e um aquífero de reatividade limitada para detecção de vazamentos provenientes de sequestro geológico. Para isso, foi realizada uma simulação, em campo, de vazamento de um sítio de armazenamento geológico de CO2, por meio da injeção controlada de CO2 diretamente na porção saturada de um aquífero de reatividade limitada. O monitoramento da água subterrânea foi realizado por meio de poços multinível e análises físico-químicas. O principal efeito da injeção de CO2 no aquífero foi a acidificação da água subterrânea, observada pela diminuição do pH durante o experimento. Alterações de variáveis que estão relacionadas com a solubilização de íons (como alcalinidade e condutividade elétrica), não apresentaram variações significativas,devido à mineralogia de reatividade limitada do aquífero, composto predominantemente por quartzo. Alterações do potencial de oxidação redução e do oxigênio dissolvido, ocasionadas pelo fluxo de CO2 gasoso, não foram significativas. Considerando as características físicoquímicas do solo e da água subterrânea, o pH foi a variável geoquímica que apresentou maior potencial para detecção de CO2 nas águas subterrâneas devido a abrangência e representatividade dos efeitos neste tipo de aquífero.<br>

Abstract: Carbon geologic sequestration has been pointed out as an import antalternative for reducing atmospheric CO2 emissions. However, potential leaks from the storage formation can reach shallow freshwater aquifers and compromise its quality. The development of techniques for CO2 leak detection in shallow aquifers can assist in the promptly adoption of mitigation measures. The use of geochemical parameters as CO2 leakage detection can be a viable technique once groundwater may suffer significant variations in some geochemical parameters in very early stages of their contact with the CO2. Thus, the aim of this work was to evaluate possible hydrogeochemical variables indicative of the interaction between CO2 and limited reactivity aquifer to detect leaks from geological sequestration. To accomplish this purpose, a field leak simulation was performed through the controlled release of CO2 in the saturated portion of a limited reactivity aquifer. The monitoring of groundwater was performed by means of multilevel wells and physicochemical analyzes. The main effect of CO2 injection into the aquifer was the acidification of groundwater, observed by the decrease in pH during the experiment. Changes of variables that are related to the solubilization of ions (i.e. alkalinity and conductivity), showed no significant variations due to limited reactivity mineralogy of the aquifer, composed predominantly of quartz. Changes of oxidation-reduction potential and dissolved oxygen, caused by the flow of gaseous CO2, were not significant. Considering the physicochemical characteristics of the soil and groundwater, the pH was the variable that most geochemical potential for CO2 detection in groundwater due to scope and representation of the effects in this type of aquifer.