Metodologías y cálculo de emisiones de CO2

Dentro de la industria petrolera en su recorrido por la cadena de valor desde la exploración hasta la comercialización, existen etapas dentro de cada fase en las cuales hay actividades que por su naturaleza emiten emisiones de gases a la atmósfera y están referidas a aquellas donde hay combustión de energías fósiles.

Parte de esta combustión proviene del gas y diesel como combustibles. Entre los gases que se emiten debido a estas actividades se tiene: CO₂, N₂O y CH₄.

Las emisiones de CO₂ y N₂O (dióxido de carbono y óxido de nitrógeno), se producen principalmente por combustión de combustibles, y por la quema de gas en los mechurrios o gas flares ⁽¹⁾.

Las fuentes de CO₂ y N₂O son las generadoras de la energía, pueden ser: las turbinas de gas de plantas termoeléctricas, motor a gas y diesel, calentador de procesos, calderas, hornos, entre otros ⁽¹⁾.

Las emisiones de CH₄, se producen principalmente por fugas y venteo del gas. Las fuentes generadoras de estas emisiones son las operaciones en campo relacionadas a: pruebas de pozos, venteo de gas , separación del gas en las estaciones de flujo, tratamiento del gas, fugas en válvulas de procesos, venteo por chimenea, mechurrios.

Entonces, emisiones generadas por combustión en equipos como maquinarias, turbinas y calentadores, emisiones por mechurrios y venteo ocurren en los mechurrios o gas flares, lugar de venteo y en pozos, y las emisiones por fugas ocurren en los lugares de almacenamiento, válvulas entre otros ⁽¹⁾.

El cálculo de las emisiones se puede realizar a diferentes niveles o escalas: según el doctor Sánchez, Juan propone 5 niveles que guardan relación con el uso que se desea dar a los resultados: por producción (1), por consumo (2), por maquinarias (3), por maquinarias específicas (4) y por analizadores (5). Aquí se tratará el nivel (1) y se comentarán los cálculos debidos para realizar la estimación de las emisiones de estos gases.

Pero antes de esto, recordemos las unidades de medición de las emisiones de CO₂:

En una tonelada de CO₂ hay 22.727 moles y un mol de un gas ideal es igual a 22,4 litros. Así pues, una tonelada de CO₂ ocupará unos 510 m3.

1 pie3 equivale a 35,315 m3

API = (141,5/densidad) + 131,5, para lleva a toneladas/m3, se despeja densidad

1 pie3 equivale a 28.317 litros

1 barril equivale a 159 litros

También hay que tomar en cuenta los factores de emisión de los gases (GEI=toneladas de GEI/toneladas de petróleo + gas). Se consideran valores referenciales promedio de Canadá, Noruega, Reino Unido y Estados Unidos (tabla 1) ⁽¹⁾.

Tabla 1.

GEI	Canadá	Noruega	Reino Unido	Estados Unidos	Promedio
CO2	0,32	0,06	0,134	0,08	0,096
CH4	0,0056	0,0002	0,0006	0,0038	0,0026
N2O	0,0000016	0,0000036	0,0000014	0,0000031	0,0000024

La producción de gas en toneladas se calcula utilizando los valores por defecto:

Gas asociado: 1 tonelada/1000 m3 ^(a)

Gas No Asociado: 0,8 tonelada/1000 m3

Estimación de emisiones de CO₂ para nivel (1) a una producción de petróleo y gas dada de un campo ejemplo:

Producción de petróleo: 25000 Bbls/d de 15 °API

Producción de gas: 4000000 pie3/d

Paso 1: estimar las toneladas de petróleo y gas

Petróleo:

25000 Bbls/d * 159/1000 = 3975 m3/d

Despejando densidad de la formula de API

141,5/(15 + 131,5) = 141,5/146,5= 0,966 toneladas/d

3975 m3/d * 0,966 toneladas/m3 = 3840 toneladas/d de petróleo

Gas:

4000000 pie3/d / 35,315 = 113266,32 m3/d

113266,32 m3/d / 1000 = 113,266 toneladas/d de gas, recordemos que se uso un valor por defecto de la densidad del gas, en este caso Gas Asociado ^(a)

Entonces la producción de petróleo y gas dadas al principio, expresadas en toneladas/d = 3840 + 113,266 = 3953,266 toneladas/d

Y si se quiere su acumulada sería = 3953,266 * 365 = 1442942,21 toneladas de petróleo y gas.

Paso 2: estimar las toneladas de CO₂ equivalente:

Para ello, recordemos los valores referenciales de los factores de emisión de CO₂, N₂O y CH₄ para aplicar finalmente y estimar. Adicionalmente, llevar los equivalentes de CH₄ a CO₂ y N₂O a CO_2:

21 moles de CO₂ hay en 1 de CH₄

310 moles de CO₂ hay en 1 de N₂O

Toneladas de CO₂:

1442942,21 ton * 0,096 = 138522,45 toneladas de CO₂ al año

1442942,21 ton * 0,0026 = 3751,65 * 21 = 78784,64 toneladas de CO₂ al año

1442942,21 ton * 0,0000024 = 3,4630 * 310 = 1073,549 toneladas de CO₂ al año

Total = 138522,45 + 78784,64 + 1073,549 = 218380,65 toneladas de CO₂ al año

 

En resumen, este ejemplo muestra una forma de llevar la estimación de emisiones de CO₂ con sólo conocer la producción de HC de un campo y llevar un registro mensual y luego anual en este primer nivel.

Luego para contabilizar los siguientes niveles (2 al 5), se debe tener un inventario de todas las instalaciones, volúmenes de venteo, lo que pasaría al mechurrio, etc., para poder obtener luego estas emisiones de CO₂ totales en el Área de producción de un campo.

Y con este punto cerramos estas notas sobre los gases de invernadero y la importancia de sus estimaciones para tener conciencia de que nuestra actividades en el área petrolera, tienen impacto en la suma a la generación de emisiones de CO₂ y como la transición a energías más limpias puede colaborar a esto, migrando en aquellas actividades que donde se pueden generar con otros caminos.

Muchas gracias

Ing. Eliana Alvarado G.

 

Referencias consultadas:

1. -Sánchez, Juan Carlos (2015). Curso “Cálculo de Inventario de emisiones de GEI – Actividades de producción y mejoramiento de crudos), Puerto La Cruz, edo. Anzoátegui, Venezuela.