Show Economia de baixo carbono: Petróleo e Petroquímica Eduardo Luiz Machado
A cadeia produtiva engloba o conjunto de atividades econômicas relacionadas a exploração, produção, refino, processamento, transporte, importação e exportação de petróleo, gás natural, outros hidrocarbonetos fluidos e seus derivados. Divide-se em dois grandes blocos complementares: upstream (exploração e produção) e downstream (transporte, refino e distribuição).
Outra característica importante é a tendência a verticalização da cadeia produtiva decorrente das elevadas economias de escala e escopo da atividade de refino e diluição do risco associado à atividade de exploração e produção, bem como de integração horizontal, em função da distribuição desigual das jazidas no mundo.
O setor é um dos pilares de um parque industrial moderno, em função de seu papel como fornecedor de insumos para uma grande diversidade de bens. Não existe no curto prazo uma expectativa de escassez mundial petróleo e gás natural.
As novas tecnologias para explorar petróleo e gás irão alterar o mapa geopolítico da energia. Destacam-se as que permitem a exploração de petróleo em águas profundas e o aproveitamento das areias petrolíferas. Além disso, há o aprimoramento de processos físicos e químicos que purificam o petróleo de baixa qualidade.
A exploração de combustíveis fósseis não convencionais ainda apresentam elevados custos, inviabilizando sua utilização a menos que os preços, no mercado de seus produtos, se mantenham elevados. Especificamente no caso da exploração de gás de xisto, o risco de contaminação do lençol freático por produtos químicos utilizados na sua exploração ainda é presente, bem como o associado a pequenas explosões subterrâneas e tremores.
Estrutura de mercado e concorrência:
As atividades dos vários segmentos da indústria petrolífera são intensivas em capital. No entanto, por ser uma indústria baseada na exploração e produção continuada de um recurso mineral não renovável, a intensidade de capital é mais significativa nestas duas fases, devido ao alto risco associado à atividade.
Diante do crescimento da demanda mundial e da restrição de oferta de petróleos leves, as operações de refino tornaram-se mais complexas, com implantação de unidades de conversão de resíduos e de hidrotratamento/hidrocraqueamento, que vêm permitindo a conversão de cargas mais pesadas (e mais baratas) em produtos de boa qualidade (Gomes, 2008).
Há uma inerente ligação entre o refino e a petroquímica, tendo em vista o encadeamento das atividades. Assim, a dinâmica do mercado de petroquímicos básicos afeta tanto a petroquímica quanto o refino.
A indústria petroquímica é intensiva em capital e recursos naturais, utiliza processos contínuos com pequenos graus de flexibilização da produção e tem necessidade de níveis de ocupação elevados.
Ou seja, os elevados custos irrecuperáveis (sunk costs) dependem de retorno a longo prazo. O setor petroquímico engloba grandes grupos com presença internacional que têm nos produtos químicos a sua principal linha de produtos ou, pelo menos, obtêm desses produtos parcela substancial de seu faturamento.
A estratégia comercial dessas empresas se caracteriza, por um lado, pelo domínio do mercado de produtos menos diferenciados por meio de uma política agressiva de preços e, por outro lado, pelo avanço em direção aos produtos mais diferenciados, cuja margem é mais atrativa.
Dinâmica tecnológica:
O avanço dos requisitos ambientais, em todas as etapas do processo produtivo e na quantidade de poluentes emitidos pela queima de derivados, bem como a necessidade de se avançar sobre reservas não convencionais são os principais desafios tecnológicos impostos para a indústria petrolífera. Observam-se cinco importantes tendências em nível internacional:
Há uma tendência de exploração de áreas geológicas desfavoráveis, como no Golfo do México, águas ultraprofundas no Brasil, petróleo ultra-pesado na Venezuela, depósitos de areia betuminosa no Canadá e gás de xisto nos Estados Unidos.
Com efeito, a qualidade do petróleo, principalmente sua densidade e teor de enxofre, condiciona sua oferta futura e a estrutura de refino (Ernest & Young Terco, 2011). Com a tendência de redução da produção de petróleo leve e ultraleve, projeta-se que o crescimento esperado da demanda será atendido pelo aumento gradual do volume de petróleo pesado.
Neste sentido, existe a necessidade da indústria petrolífera superar os desafios tecnológicos de incorporação e recuperação de reservas. A manutenção de preços elevados do barril de petróleo pode favorecer a adoção e o desenvolvimento de novas tecnologias.
A exploração e o desenvolvimento em águas ultraprofundas consolidam um novo padrão tecnológico de produção de petróleo e gás natural, que utiliza sondas de elevado desempenho, com capacidade de perfuração de até 10.000 metros de profundidade total (Ernest Young Terco, 2011).
A extração do petróleo nas areias betuminosas in situ emprega a tecnologia conhecida como drenagem gravitacional auxiliada por vapor (SAGD). Tal técnica consiste na injeção de vapor superaquecido para esquentar os depósitos de betume, tornando-o suficientemente líquido para ser coletado e bombeado para reservatórios de coleta na superfície.
Terminado o processo de extração do betume da areia, por qualquer uma das duas técnicas acima comentadas, é possível adicionar hidrocarbonetos leves ao betume e processá‐lo para gerar óleo sintético mais leve, chamado syncrude, que pode ser vendido para refinarias convencionais.
O impacto produzido por esse jato de alta pressão produz pequenas fissuras nas rochas, liberando o gás que é posteriormente canalizado por dutos. Destaque-se que o gás de xisto era uma fonte de energia praticamente inexistente nos Estados Unidos em 2000, e que representa em 2013 mais de 25% da oferta de combustível no país.
Note-se também a dependência em relação ao gás natural, pois o processo de separação do betume e o processamento do óleo sintético demandam, além de água, grandes quantidades de gás natural, configurando uma relação de dependência ao preço do gás.
Por fim, outro meio de ampliar as reservas é o avanço tecnológico no processo de recuperação do petróleo existente, hoje limitado a cerca de 35% do volume presente nos campos. Em suma, a qualidade do petróleo mundial vem se deteriorado paulatinamente.
A quantidade de processos de refino era pequena e de pouca complexidade, mas com o passar do tempo novas tecnologias foram incorporadas visando melhorar o rendimento da conversão das frações de petróleo, bem como alcançar níveis mais elevados de qualidade dos derivados e reduzir a geração de resíduos.
Destaque-se que o aproveitamento economicamente viável dos óleos não convencionais só será possível com o aprimoramento de processos físicos e químicos que purificam esse petróleo de baixa qualidade.
Em função da baixa flexibilidade, o processamento do fundo de barril é considerado o estágio central das operações de refino, sendo o FCC (craqueamento catalítico em leito fluidizado) um importante processo, tanto do ponto de vista econômico quanto do ambiental, visto que utiliza como carga os gasóleos pesados de petróleo.
Da mesma forma, tecnologias para ampliar a conversão de gasóleos em petroquímicos são direcionadas a variações do FCC convencional (voltado para a produção de combustíveis), conhecidas como FCC petroquímico. Tal fato deve-se ao aumento da demanda por eteno e propeno. (Santos, 2006). Pode-se citar como tecnologias emergentes: FCC petroquímico, methanol to olefins (MTO), acoplamento oxidativo de metano, metátese e methanol to propylene (MTP) (Pereira et al, 2007).
Quadro Nacional:
A Lei 9.478, também conhecida como “Lei do Petróleo”, dispõe sobre a política energética nacional, as atividades relativas ao monopólio de petróleo, institui o Conselho Nacional de Política Energética e a Agência Nacional do Petróleo (ANP). Retirou também o monopólio da Petrobrás, autorizando outras empresas a atuarem nas atividades de exploração e refino.
As atividades upstream passaram, com a flexibilização do setor, a ser exercidas por meio de contratos de concessão entre o órgão regulador e os concessionários. A relação contratual implica para o concessionário a obrigação de explorar e produzir petróleo ou gás natural em determinado bloco, conferindo-lhe a propriedade desses bens, depois de extraídos, com encargos relativos ao pagamento dos tributos incidentes e das participações legais ou contratuais correspondentes (Campos, 1998). Mudanças relevantes ocorreram também a downstream na cadeia produtiva: I) Alteração da estrutura de formação dos preços dos derivados nas refinarias; Com a reforma da política energética brasileira, o setor de petróleo experimentou novo formato a partir da presença de outras empresas, com ampliação da participação do setor privado. Por outro lado, a abertura do mercado brasileiro atraiu outras empresas, promovendo o aumento da concorrência na atividade de distribuição e comercialização de derivados de petróleo. Já na construção do parque petroquímico brasileiro, além do Estado (via Petroquisa) foram mobilizados vários grupos econômicos nacionais e estrangeiros.
As empresas nacionais mais relevantes do setor petroquímico concentram-se na fabricação de resinas termoplásticas e no estágio a montante da cadeia, especificamente nas centrais de matérias-primas. Embora o país tenha alcançado a autossuficiência na produção de petróleo, ainda depende da importação de cerca de um terço da nafta consumida e da importação de petroquímicos intermediários não produzidos no país (Bastos, 2009) Perfil Tecnológico:
Com relação à capacitação tecnológica, a partir da análise de dados da PINTEC (IBGE), verificou-se que as empresas para-petrolíferas desenvolvem, em média, inovações de produto e processo em ritmo superior à média da indústria. Porém, tais valores estão abaixo dos patamares de empresas para-petrolíferas no mundo. Além disso, as firmas adotam o modelo “learning by doing” para adquirir informações tecnológicas, relegando as atividades de P&D a um segundo plano.
As perspectivas trazidas pelas descobertas do pré-sal colocam um enorme desafio tecnológico para a indústria petrolífera brasileira, na medida em que se faz necessário não somente acessar os hidrocarbonetos, mas, sobretudo, efetivar a sua extração a custos viáveis em termos econômicos (Kupfer et al., 2010).
Há ainda a dificuldade de cruzar dois quilômetros de sal para alcançar os reservatórios. Em função da natureza plástica do sal, a coluna de perfuração pode ser fechada, danificando o aço usado na operação. Novas ligas mais resistentes vêm sendo desenvolvidas para superar este problema.
De todo modo, segundo Kupfer et al. (2010) as atividades de exploração e prospecção na camada do pré‐sal não constituem propriamente uma novidade na indústria petrolífera mundial. Nos últimos 10 anos, experiências bem sucedidas na exploração de óleo em camada do pré‐sal no Golfo do México indicam a relativa viabilidade em lidar com os desafios impostos por esta fronteira exploratória. Apesar do histórico positivo da indústria em nível global, algumas particularidades dos reservatórios do pré‐sal brasileiro indicam, para a indústria nacional especificamente, um contexto repleto de desafios, que segundo Kupfer et al.(2010) podem ser agrupados em cinco grande áreas: I. Caracterização e engenharia de reservatórios: interpretação da sísmica; caracterização interna dos reservatórios; factibilidade técnica da injeção de gás, água e CO2 para recuperação secundária; e geo-mecânica das rochas adjacentes em estágio de depleção. Os desafios elencados impõem a indústria petrolífera nacional a necessidade de buscar soluções inovadoras, buscando aproveitar as oportunidades para o retomada dos investimentos na indústria para-petrolífera brasileira (Kupfer et al., 2010).
Tais processos requerem o acompanhamento de redes de computadores, buscando minimizar o risco da atividade como um todo. Além da gestão de conhecimento, a área de TI é responsável pelo armazenagem e transmissão de informações e por garantir o relacionamento colaborativo entre profissionais (Ernest & Young Terco, 2011).
Da mesma forma, a infraestrutura de apoio offshore e marítimo exige investimentos em ampliação de portos e aeroportos e nos setores naval, hoteleiro e imobiliário. No caso da estrutura portuária, a sua ampliação depende de investimentos também nas malhas rodoviária e ferroviária e na desburocratização (Ernest & Young Terco, 2011).
Para ter sucesso na superação dos desafios, exige-se que a base de conhecimento tecnológico se consolide de forma permanente no país, Neste sentido, destaque-se as Redes Temáticas e Núcleos Regionais da Petrobrás, que identificou temas estratégicos na área de petróleo e gás e formou uma rede de colaboração com instituições espalhadas por todo o país.
O padrão de inovação do setor, baseado em aquisição de máquinas e equipamentos, se reflete nos reduzidos níveis de investimento em P&D, que representam apenas 0,55% do faturamento, em contraste a uma taxa de 0,66% na média industrial.
Mudanças climáticas, institucionais e tecnológicas:
Cerca de 80% do consumo mundial de energia se originam dessas fontes, que apresentam uma taxa de crescimento anual de cerca de 2% (média em 20 anos). Dentro do contexto mundial de emissão de gases de efeito estufa (GEE), o Brasil encontra-se em uma situação diferenciada em relação ao resto do mundo, consequência direta da matriz energética altamente renovável.
Economia de baixo carbono: Petróleo e Petroquímica Impactos ambientais setoriais:
Ao mesmo tempo, tem efeitos acentuados no meio ambiente. A exploração, prospecção e produção em terra provocam alterações que levam ao aumento da degradação do solo. No mar, há o risco permanente da ocorrência de vazamentos do óleo, que afetam toda a fauna e a flora marinha. Por fim, na fase de combustão dos derivados para a geração de energia, o grande fator de impacto ambiental é a emissão de gases poluentes, alguns deles responsáveis pelo efeito estufa.
As emissões de CO2 representam a maior quantidade de gases no âmbito da indústria do petróleo e gás, provenientes principalmente do processo de queima e de combustão. Cerca de 96% das emissões totais de CO2 vem de processos de tratamento, enquanto atividade como perfuração representam somente 3% do total de CO2 emitido.
Elas são provenientes principalmente de fugas e descargas e da combustão incompleta de hidrocarbonetos, representando 98% do total emitido. Atividade de perfuração é responsável por apenas 2% do total de emissões de CH4. Com a relação a exploração do pré-sal, ainda não se tem clareza sobre o potencial de emissões e da concentração de CO2 nos novos poços.
Um elemento importante é o fato de o setor utilizar matéria-prima fóssil que gera impacto ambiental em sua extração. Suas operações geram efluentes que contribuem para a poluição do ar, do solo e da água.
Por esse motivo, as empresas do setor sofrem com desconfiança e críticas da opinião pública e são constantemente monitoradas pelos órgãos governamentais e organizações da sociedade civil preocupadas com o meio-ambiente.
As refinarias de petróleo são fontes de poluição aérea, emitindo, principalmente, compostos aromáticos, material particulado, óxidos nitrogenados, monóxido de carbono, ácido sulfídrico e dióxido de enxofre.
As emissões incluem as fugas de metano (CH4) durante os processos de extração (venting), transporte e distribuição por dutos e navios e durante o processamento nas refinarias. São também consideradas as emissões de CO2 por combustão não útil (flaring) nas plataformas de extração de petróleo e gás natural e nas refinarias (CNI, 2012).
Assim como outras indústrias estão sujeitas a limites de emissões mais rígidos, as especificações relacionadas à emissão de poluentes por parte de fontes móveis (carros, ônibus, etc.) e fontes fixas (indústrias) estão se tornando cada vez mais restritivas, e, consequentemente, encarecendo os derivados de petróleo que devem ter menor percentual de enxofre e emitir menos material particulado
A questão ambiental impacta não somente a operação das empresas do setor, mas ameaça também seus produtos. Esses são matérias-primas para a produção de plásticos, materiais não-biodegradáveis, que assim produzem problemas em seu descarte. Por esse motivo, existem hoje pesquisas de materiais plásticos produzidos a partir de substâncias de origem vegetal, com velocidade de degradação muitas vezes superior aos plásticos de origem petroquímica.
Muitas empresas petrolíferas têm investido na minimização dos impactos ambientais causados pela extração do petróleo, com iniciativas como: o sequestro geológico de carbono (RAVAGNANI, 2007), a eliminação da queima do gás (conhecido por flaring) nas plataformas; e o desenvolvimento de energias que possam, mesmo em pequena escala, substituir o uso de combustível fóssil em algumas aplicações.
As atuais regras de conteúdo local não mencionam o tema sustentabilidade ambiental. Uma iniciativa interessante seria dispor de instalações para destruição e tratamento dos resíduos adicionais gerados com a operação do pré-sal.
Quanto ao risco de acidentes, a gestão de risco deve considerar mais o impacto do acidente do que a chance de ocorrência, que é em geral baixa. Então, mesmo com baixa probabilidade, o impacto eleva muito o risco da atividade. Assim, as empresas deverão tomar medidas efetivas para evitar que eles ocorram, sem economizar, por exemplo, na manutenção dos equipamentos.
Algumas companhias petrolíferas já partiram para a criação de departamentos para cuidar de áreas contaminadas, eficiência energética e mudanças climáticas. Essa é uma tendência que deve se consolidar, assim como a inclusão da questão da responsabilidade socioambiental e de saúde pública no planejamento estratégico da empresa, considerada indissociável dos negócios (Ernest & Young Terco, 2011).
O primeiro tipo, emissões fugitivas, acontece em toda a refinaria, sendo provenientes de válvulas, bombas, tanques, válvulas de alívio, flanges, entre outros. Apesar de individualmente ocorrerem em pequeno volume, a soma total dessas emissões em uma refinaria pode ser extremamente elevada (Garcia, 2010).
O segundo tipo de emissões decorre do aquecimento das correntes de processo ou da geração de vapor nas caldeiras para aquecimento ou retificação com vapor. Tal atividade pode levar a emissão de CO, SOx, NOx, material particulado e de hidrocarbonetos. Em geral, quando operado de maneira adequada ou quando são queimados combustíveis limpos (gás de refinaria, óleo combustível ou gás natural) e quando os equipamentos são construídos com as especificações corretas e mantidos de maneira adequada as emissões são relativamente pequenas.
Tais correntes são usualmente coletadas e enviadas para as unidades de tratamento de gás e de recuperação de enxofre, com a finalidade de se recuperar o gás de refinaria, que é usado como combustível, e o enxofre elementar, que pode ser posteriormente vendido.
Antes de serem descartadas para a atmosfera, tais correntes precisam ser tratadas, primeiro, passando por uma caldeira de CO, que queima não apenas o monóxido de carbono, levando-o a dióxido, mas também quaisquer hidrocarbonetos presentes.
De um modo geral, pode-se dizer que os principais poluentes atmosféricos emitidos pelas refinarias são os óxidos de enxofre e nitrogênio, o monóxido de carbono, os materiais particulados e os hidrocarbonetos.
A queima de GLP ou gás natural é em média 5% mais eficiente que a queima de óleo combustível, ocorrendo um melhor aproveitamento do recurso natural. Outra vantagem está na questão ambiental, visto que a queima do óleo combustível é um processo com elevado teor de emissões de CO2eq. Sua substituição por gás natural ou GLP pode reduzir as emissões de CO2eq em cerca de 25%. No caso a emissão de SO2 e SO3 possibilita formação de H2SO4 na atmosfera que culmina em chuva ácida.
Da mesma forma a substituição do óleo combustível por gás natural ou GLP permite reduzir consideravelmente estes poluentes de efeito local. Já a indústria petroquímica se caracteriza pela ampla variedade de bens, intermediários e finais, rotas tecnológicas e fontes de emissões de GEE.
Já no Brasil, o setor consume 9% da energia consumida pela indústria e é responsável por cerca de 13% da emissões de GEE. O setor vem adotando um amplo conjunto de medidas direcionadas à sustentabilidade ambiental como parte do objetivo estratégico de se posicionar entre as cinco maiores indústrias petroquímicas do mundo, reverter a balança comercial e liderar em química verde. Com relação à mudança climática, destacam-se as seguintes iniciativas:
Como resultado, a intensidade de emissões de GEE da indústria petroquímica brasileira reduziu-se em 47% entre 2001 e 2010 (de 580 para 306 kg CO2 eq/t produto). Em 2007 o nível brasileiro foi 57% da média global de dióxido de carbono, em decorrência de inovações no setor Mudanças climáticas e Mudança tecnológicas:
Assim, na busca de uma perspectiva sustentável para a indústria do petróleo e do gás natural, além de se requerer o maior cuidado com as práticas de proteção ambiental e mitigação dos efeitos ao meio ambiente ao longo da cadeia de produção, processamento e consumo, é importante que se considerem as possibilidades de transição para fontes energéticas mais brandas.
As novas tecnologias para explorar petróleo e gás irão alterar o mapa geopolítico da energia. Destacam-se as que permitem a exploração de petróleo em águas profundas e o aproveitamento das areias petrolíferas.
Há algumas ressalvas importantes na exploração desses combustíveis fósseis não convencionais. Em primeiro lugar, ainda apresentam elevados custos, inviabilizando sua utilização a menos que os preços, no mercado de seus produtos, se mantenham elevados.
Por fim, no caso da exploração de gás de xisto, não há clareza a respeito dos riscos de contaminação do lençol freático pelos produtos químicos utilizados em sua exploração. Há também dúvidas relacionadas à possibilidade de o gás liberado no processo de extração provocar pequenas explosões subterrâneas e tremores (CNI, 2012).
Já para as plantas existentes, as alternativas consideradas são: integração energética, redução de formação de incrustações e controle avançado de processos. Em relação às novas refinarias, considerou-se um modelo otimizado em que se foca na produção de diesel integrada à produção de petroquímicos.
A introdução de Carbon Capture and Storage (CCS) também é uma medida de mitigação de emissões, entretanto, o estudo do Banco Mundial mostra que um custo elevado de mitigação, que pode ser superior a 100 US$ / tCO2eq. Destaque-se que ainda existentes questões tecnológicas não resolvidas, que precisam ser equacionadas para viabilizar a utilização da técnica CCS (CNI, 2012). Conclusão:
A exploração de combustíveis fósseis não convencionais ainda apresentam elevados custos, inviabilizando sua utilização a menos que os preços, no mercado de seus produtos, se mantenham elevados.
Tal déficit distribui-se de forma diferenciada entre os segmentos, visto que alguns apresentam competitividade em nível internacional, enquanto outros possuem lacunas produtivas relevantes que restringem a capacidade de suprir de forma adequada o mercado doméstico.
As medidas redução das emissões de GEE na indústria petrolífera contemplam a introdução de plantas de GTL (gas-to-liquids). As plantas GTL são capazes de produzir combustíveis líquidos (com destaque para o diesel de alta qualidade) a partir do gás natural, aproveitando eventualmente o gás que seria queimado em flares nas plataformas de petróleo offshore.
Para o Brasil aumentar a competitividade em produtos petroquímicos, torna-se necessário o desenvolvimento de novas tecnologias para obter a nafta a partir das reservas existentes de óleos pesados e ultra-pesados. Com vistas à exportação de produtos mais elaborados, necessita-se retomar os investimentos em refino e petroquímica.
A substituição de óleo combustível por gás natural e biomassa e a economia de energia térmica (caldeiras mais eficientes, cogeração, isolamento térmico, reaproveitamento de fontes térmicas etc) são outras iniciativas importantes no setor petroquímico. As reservas de combustíveis fósseis são exauríveis e devem ser consumidas com a clara noção de sua inerente e irreversível exaustão.
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Economia de baixo carbono: Petróleo e Petroquímica Como podemos aproveitar o petróleo?A indústria do cimento
Em Pernambuco, em Igarassu, no Grande Recife, o petróleo está sendo utilizado em fábricas cimenteiras, além de servir como matéria-prima para fabricar combustível usado pelas indústrias. O processo de reaproveitamento do óleo ocorre no centro de tratamento de resíduos Ecoparque Pernambuco (CRT).
O que têm em comum as substâncias de uma fração do petróleo?como se tratada da mesma fração e da mesma mistura consequentemente o que se tem em comum é a mesma quantidade elementos de Carbono e Hidrogênio.
Quais são as duas grandes aplicações do petróleo?Ele é utilizado principalmente na forma de combustíveis automotivos, como a gasolina e o óleo diesel, e também sendo queimado no funcionamento das usinas termoelétricas. Além disso, ele é uma importante matéria-prima utilizada na fabricação de plásticos, tintas, borrachas sintéticas e alguns outros produtos.
Qual é o nome dado ao processo de separação dos diversos produtos do petróleo?O método mais básico para realizar a separação dos componentes do petróleo é a destilação fracionada. Ela é utilizada porque possui como princípio básico a diferença no ponto de ebulição dos líquidos presentes em uma mistura homogênea.
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