Refinarias flex podem ajudar a mudar consumo de carbono

A utilização do parque de refino brasileiro para processar simultaneamente matérias-primas de origem fóssil e biomassa – transformando as unidades em “refinarias flex” – poderia promover uma transição suave para uma economia de baixo carbono e, ao mesmo tempo, ajudar a suprir a demanda energética crescente do Brasil.

A proposta foi defendida pela professora Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo, da Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), durante o 2º Workshop Fino-brasileiro sobre Conversão de Biomassa.

O evento foi realizado no dia 31 de outubro, na sede da FAPESP, pela Rede de Excelência em Biomassa e Energia Renovável (Nobre, na sigla em inglês).

Segundo Araújo, que coordena, ao lado de José Luiz de Medeiros, o Laboratório de Hidrorrefino, Engenharia de Processos e Termodinâmica Aplicada (H2CIN) da UFRJ, o conceito da “refinaria flex” está sendo introduzido no âmbito da Rede Nobre e, atualmente, o grupo está simulando as etapas híbridas, como o processo de gaseificação de biomassa.

“O petróleo é um líquido com milhões de moléculas diferentes que são fracionadas e convertidas em refinarias para dar origem à gasolina, ao diesel e uma série de outro derivados. Nada se joga fora em uma refinaria, pois foram desenvolvidos processos para tratar até mesmo os resíduos mais pesados e recalcitrantes (‘fundo de barril’). Portanto, lá também há condições de tratar outra matéria-prima não convencional, que é a biomassa”, avaliou Araújo.

Por serem abundantes no país e não competirem com a produção de alimentos, os resíduos da agroindústria seriam a matéria-prima ideal para abastecer as refinarias híbridas, na avaliação de Araújo.

Por meio de um processo químico conhecido como gaseificação, seria possível transformar esse material em “gás de síntese” – uma mistura de gases empregada em diversas reações de síntese de produtos da indústria química. Essa mistura é composta principalmente de hidrogênio e monóxido de carbono e pode ser queimada diretamente para gerar energia e vapor (cogeração) ou servir de matéria-prima para obtenção de metanol, ureia, amônia (fertilizante) e olefinas (usadas na fabricação de alguns tipos de plástico e borracha sintética).

“Com auxílio de catalisadores e condições ideais de pressão e temperatura dentro de um reator, é possível transformar o gás de síntese em diversos produtos químicos de interesse econômico. Por meio de um processo conhecido como Fischer-Tropsch, é possível obter até mesmo diesel e gasolina. Transforma-se em ouro o que era resíduo”, afirmou Araújo.

O equipamento necessário para fazer o processamento da biomassa – o gaseificador – já existe em algumas refinarias de petróleo no mundo e é considerado hoje uma tecnologia madura. Segundo Araújo, há cerca de 20 anos, seu uso ainda estava restrito ao âmbito de pesquisa, mas existem atualmente experiências em escala industrial.

“Impulsionado pela comprovação das grandes reservas de óleo e gás natural na camada pré-sal da plataforma marítima brasileira, o governo federal fez fortes investimentos na ampliação do parque de refino. O que propomos é usar essa infraestrutura para coprocessar matéria-prima de origem fóssil e biomassa. O compartilhamento da estrutura instalada reduziria o custo de processamento representado por refinarias exclusivamente voltadas a biomassa, fazendo a transição suave para uma economia ambientalmente sustentável”, opinou.

Tal medida seria necessária, na avaliação de Araújo, porque nenhuma tecnologia verdadeiramente de baixo carbono conseguirá penetrar no mercado de massa no curto prazo. Embora diversos estudos estejam em andamento no país, principalmente com o bagaço de cana, a biomassa ainda é uma matéria-prima pouco competitiva economicamente quando comparada ao petróleo e ao gás natural.

“A biomassa cresce distribuída geograficamente e é perecível. Não se pode acumular matéria-prima durante três ou quatro semanas e depois transportar para uma central e processar. Isso cria um grande problema de logística. Já o gás natural é possível comprimir e distribuir por tubulação”, comentou Araújo.

Embora a exploração do petróleo e do gás natural do pré-sal envolva diversos desafios – como o alto custo de extração a mais de 5 mil metros de profundidade e de transporte até o continente –, trabalhar com biomassa ainda é mais caro no momento.

“O gás natural do pré-sal tem alto teor de CO2 – no caso do poço de Júpiter, chega a 80%, segundo dados da Agência Nacional do Petróleo (ANP). É uma impureza que precisa ser processada. A Petrobras não considera emitir esse CO2, mas tudo isso encarece o processo. Portanto, esse gás natural não vai ter o mesmo custo do gás vendido nos Estados Unidos”, avaliou Araújo.

Nesse cenário já não muito animador, acrescentou a pesquisadora, surge um novo competidor que tende a ser um rival ainda mais forte para a biomassa: o gás de xisto – um tipo de gás natural extraído de formações rochosas que já começa a ser explorado no país.

A extração do gás de xisto requer o fraturamento de rochas por meio da injeção de grandes quantidades de água, areia e produtos químicos no subsolo – o que levanta grandes questionamentos sobre seus impactos ambientais. “É um novo competidor que vem com o preço lá em baixo. Não é ambientalmente sustentável e não terá selo verde. Mas a sociedade vai deixar de comprar? Eu acho que não”, ponderou.

Embora reconheça haver uma relação direta entre desenvolvimento econômico, aumento do consumo de energia e das emissões de dióxido de carbono (CO2), Araújo diz ser necessário buscar “tecnologias ponte” que permitam ganhar tempo para que a pesquisa científica consiga mudar os paradigmas produtivos e o país possa, de fato, adotar uma economia verde sem deixar de gerar riquezas.

“Não queremos uma economia fria, mas também não queremos aquecer ainda mais o planeta. Precisamos, portanto, encontrar rotas de fuga enquanto as novas estradas são construídas”, afirmou.

Rede Nobre

No início de 2012, a FAPESP e a Academia da Finlândia (AKA) firmarem um acordo de cooperação em pesquisa.

No mesmo ano, uma delegação finlandesa liderada pelo primeiro-ministro Jyrki Kataine visitou o Brasil e anunciou a criação da Rede Nobre, reunindo pesquisadores dos dois países com a missão de fomentar parcerias e projetos na área de biomassa e energia renovável.

“É uma rede de excelência e, além de pesquisadores, estamos envolvendo empresas e o setor governamental. Pegamos os expoentes da área dos dois países e colocamos todos juntos para debater em um ambiente neutro e criar projetos”, contou Pedro Fardim, professor da Abo Akademi University e coordenador da Nobre na Finlândia.

A primeira iniciativa proposta pelo grupo é a criação de um curso de doutorado internacional com o tema “biomassa e energia renovável”, que seria coordenado pela Rede Nobre e realizado em parceria com as principais universidades brasileiras e finlandesas. O curso, ainda em fase de planejamento, seria oferecido para dez estudantes de cada país, que passariam metade do tempo no Brasil e a outra metade na Finlândia.

“Isso teria um efeito multiplicador muito grande no número de pesquisas conjuntas”, comentou o professor da Universidade de São Paulo (USP) Cláudio Augusto Oller do Nascimento, coordenador da Nobre no Brasil.

A utilização do parque de refino brasileiro para processar simultaneamente matérias-primas de origem fóssil e biomassa – transformando as unidades em “refinarias flex” – poderia promover uma transição suave para uma economia de baixo carbono e, ao mesmo tempo, ajudar a suprir a demanda energética crescente do Brasil.

A proposta foi defendida pela professora Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo, da Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), durante o 2º Workshop Fino-brasileiro sobre Conversão de Biomassa.

O evento foi realizado no dia 31 de outubro, na sede da FAPESP, pela Rede de Excelência em Biomassa e Energia Renovável (Nobre, na sigla em inglês).

Segundo Araújo, que coordena, ao lado de José Luiz de Medeiros, o Laboratório de Hidrorrefino, Engenharia de Processos e Termodinâmica Aplicada (H2CIN) da UFRJ, o conceito da “refinaria flex” está sendo introduzido no âmbito da Rede Nobre e, atualmente, o grupo está simulando as etapas híbridas, como o processo de gaseificação de biomassa.

“O petróleo é um líquido com milhões de moléculas diferentes que são fracionadas e convertidas em refinarias para dar origem à gasolina, ao diesel e uma série de outro derivados. Nada se joga fora em uma refinaria, pois foram desenvolvidos processos para tratar até mesmo os resíduos mais pesados e recalcitrantes (‘fundo de barril’). Portanto, lá também há condições de tratar outra matéria-prima não convencional, que é a biomassa”, avaliou Araújo.

Por serem abundantes no país e não competirem com a produção de alimentos, os resíduos da agroindústria seriam a matéria-prima ideal para abastecer as refinarias híbridas, na avaliação de Araújo.

Por meio de um processo químico conhecido como gaseificação, seria possível transformar esse material em “gás de síntese” – uma mistura de gases empregada em diversas reações de síntese de produtos da indústria química. Essa mistura é composta principalmente de hidrogênio e monóxido de carbono e pode ser queimada diretamente para gerar energia e vapor (cogeração) ou servir de matéria-prima para obtenção de metanol, ureia, amônia (fertilizante) e olefinas (usadas na fabricação de alguns tipos de plástico e borracha sintética).

“Com auxílio de catalisadores e condições ideais de pressão e temperatura dentro de um reator, é possível transformar o gás de síntese em diversos produtos químicos de interesse econômico. Por meio de um processo conhecido como Fischer-Tropsch, é possível obter até mesmo diesel e gasolina. Transforma-se em ouro o que era resíduo”, afirmou Araújo.

O equipamento necessário para fazer o processamento da biomassa – o gaseificador – já existe em algumas refinarias de petróleo no mundo e é considerado hoje uma tecnologia madura. Segundo Araújo, há cerca de 20 anos, seu uso ainda estava restrito ao âmbito de pesquisa, mas existem atualmente experiências em escala industrial.

“Impulsionado pela comprovação das grandes reservas de óleo e gás natural na camada pré-sal da plataforma marítima brasileira, o governo federal fez fortes investimentos na ampliação do parque de refino. O que propomos é usar essa infraestrutura para coprocessar matéria-prima de origem fóssil e biomassa. O compartilhamento da estrutura instalada reduziria o custo de processamento representado por refinarias exclusivamente voltadas a biomassa, fazendo a transição suave para uma economia ambientalmente sustentável”, opinou.

Tal medida seria necessária, na avaliação de Araújo, porque nenhuma tecnologia verdadeiramente de baixo carbono conseguirá penetrar no mercado de massa no curto prazo. Embora diversos estudos estejam em andamento no país, principalmente com o bagaço de cana, a biomassa ainda é uma matéria-prima pouco competitiva economicamente quando comparada ao petróleo e ao gás natural.

“A biomassa cresce distribuída geograficamente e é perecível. Não se pode acumular matéria-prima durante três ou quatro semanas e depois transportar para uma central e processar. Isso cria um grande problema de logística. Já o gás natural é possível comprimir e distribuir por tubulação”, comentou Araújo.

Embora a exploração do petróleo e do gás natural do pré-sal envolva diversos desafios – como o alto custo de extração a mais de 5 mil metros de profundidade e de transporte até o continente –, trabalhar com biomassa ainda é mais caro no momento.

“O gás natural do pré-sal tem alto teor de CO2 – no caso do poço de Júpiter, chega a 80%, segundo dados da Agência Nacional do Petróleo (ANP). É uma impureza que precisa ser processada. A Petrobras não considera emitir esse CO2, mas tudo isso encarece o processo. Portanto, esse gás natural não vai ter o mesmo custo do gás vendido nos Estados Unidos”, avaliou Araújo.

Nesse cenário já não muito animador, acrescentou a pesquisadora, surge um novo competidor que tende a ser um rival ainda mais forte para a biomassa: o gás de xisto – um tipo de gás natural extraído de formações rochosas que já começa a ser explorado no país.

A extração do gás de xisto requer o fraturamento de rochas por meio da injeção de grandes quantidades de água, areia e produtos químicos no subsolo – o que levanta grandes questionamentos sobre seus impactos ambientais. “É um novo competidor que vem com o preço lá em baixo. Não é ambientalmente sustentável e não terá selo verde. Mas a sociedade vai deixar de comprar? Eu acho que não”, ponderou.

Embora reconheça haver uma relação direta entre desenvolvimento econômico, aumento do consumo de energia e das emissões de dióxido de carbono (CO2), Araújo diz ser necessário buscar “tecnologias ponte” que permitam ganhar tempo para que a pesquisa científica consiga mudar os paradigmas produtivos e o país possa, de fato, adotar uma economia verde sem deixar de gerar riquezas.

“Não queremos uma economia fria, mas também não queremos aquecer ainda mais o planeta. Precisamos, portanto, encontrar rotas de fuga enquanto as novas estradas são construídas”, afirmou.

Rede Nobre

No início de 2012, a FAPESP e a Academia da Finlândia (AKA) firmarem um acordo de cooperação em pesquisa.

No mesmo ano, uma delegação finlandesa liderada pelo primeiro-ministro Jyrki Kataine visitou o Brasil e anunciou a criação da Rede Nobre, reunindo pesquisadores dos dois países com a missão de fomentar parcerias e projetos na área de biomassa e energia renovável.

“É uma rede de excelência e, além de pesquisadores, estamos envolvendo empresas e o setor governamental. Pegamos os expoentes da área dos dois países e colocamos todos juntos para debater em um ambiente neutro e criar projetos”, contou Pedro Fardim, professor da Abo Akademi University e coordenador da Nobre na Finlândia.

A primeira iniciativa proposta pelo grupo é a criação de um curso de doutorado internacional com o tema “biomassa e energia renovável”, que seria coordenado pela Rede Nobre e realizado em parceria com as principais universidades brasileiras e finlandesas. O curso, ainda em fase de planejamento, seria oferecido para dez estudantes de cada país, que passariam metade do tempo no Brasil e a outra metade na Finlândia.

“Isso teria um efeito multiplicador muito grande no número de pesquisas conjuntas”, comentou o professor da Universidade de São Paulo (USP) Cláudio Augusto Oller do Nascimento, coordenador da Nobre no Brasil.