Minha estreia como colunista se dá através de uma narrativa do meu aprendizado, relação e entendimento do papel das transições energéticas nos saltos de desenvolvimento da civilização humana. Desde a agricultura até a transição que se coloca atualmente como necessária na direção de um mundo mais calcado nas energias renováveis.

Um pouco da minha trajetória

Afinal, para que vocês tenham interesse naquilo que tenho a dizer sobre a área, acho importante que me conheçam um pouco. Que saibam como eu me tornei um pesquisador, especialista e professor. E assim, estudo e leciono temas como: energias fósseis, renováveis, políticas públicas para o setor, economia da energia e do meio ambiente.

Sempre tive gosto pelo saber em diversas áreas, mas meu fascínio era maior por física e biologia. Acabei fazendo vestibular para engenharia mecânica e para biologia, e escolhendo cursar o primeiro.

Ainda durante a graduação flertei com a física. Mas optei por me fixar mesmo na engenharia por entender que um físico olha para os fenômenos de transformação da energia visando compreendê-los e explicá-los, enquanto nós engenheiros visamos dominá-los para assim utilizarmos esses processos para um propósito.

Todo processo para obtenção de um produto ou serviço entrega também rejeitos

Ou seja, olhamos para toda atividade humana, em especial para produtos ou serviços, como podendo ser modelada e entendida por um processo que depende de insumos para nos entregar um efeito desejado.

Podemos ainda quebrar estes insumos entre duas parcelas: as matérias-primas, e energia ou trabalho.

Enquanto que para obter os efeitos desejados, também são entregues outros efeitos que não eram o objetivo, podendo ser positivos ou negativos. E em última instância, tudo aquilo que não tem serventia, torna-se enfim rejeito.

Sendo assim, grande parte do desafio da humanidade, até mesmo do ponto de vista biológico e evolutivo (e isso se expande pros demais seres vivos) é energético. O balanço alimentar: como ser mais eficiente na relação entre o gasto de energia para se obter alimentos, e o quanto o alimento fornece de energia.

Além de alimentos, a agricultura nos provê tempo

E a agricultura e pecuária nascem daí. Nascem do objetivo de diminuir o tempo despendido em traslados, caçadas e coletas de alimentos, por um cultivo que ocorresse no entorno de suas habitações.

Essa grande revolução traz inúmeros efeitos, dentre eles:

• Maior produção per capita de alimentos, garantindo a sobrevivência de mais pessoas;
• Os excedentes de produção passam a poder ser trocados com outras pessoas e territórios, levando ao início do comércio;
• O tempo ganho com esse aumento de eficiência na obtenção dos alimentos torna-se tempo livre! E essa liberdade passa a ser utilizada na criação e invenção de ferramentas, processos, escrita… Estando intrinsicamente ligada ao desenvolvimento da civilização.

Ao demandar de recursos naturais e descartar os mais variados rejeitos de volta para o meio, percebemos que estamos circunscritos dentro de limites do planeta.

E foi essa percepção que me motivou a buscar na pós-graduação um curso interdisciplinar. Curso este que abrangesse conceitos de economia, biologia, meio ambiente. Mas que ainda estivesse dentro da engenharia, visando compreender essa intrincada faceta multidisciplinar do setor energético.

E assim, em meu mestrado em Planejamento Ambiental, foquei meus estudos na discussão da finitude do petróleo. E que à época expandia suas fronteiras tecnológicas de exploração a petróleos até então chamados de não-convencionais. Eram as areias betuminosas do Canadá e a descoberta do pré-sal brasileiro.

Vivemos ainda a era do Petróleo

Pois antes de entendermos os papéis das energias alternativas, é essencial compreendermos primeiramente o histórico e estado que se encontram as principais e já consolidadas fontes de energia.

Sejam estas fontes, renováveis como a hídrica, de baixíssima emissão de carbono como a nuclear, ou os combustíveis fósseis que dominam o consumo mundial desde o início do século XX.

Tanto que mais de 80% de toda energia consumida no mundo ainda vem de combustíveis fósseis. Para deixar de lado os efeitos da pandemia, observemos a matriz energética mundial em 2019, conforme dados apresentados no Gráfico 1 proveniente da EPE (Empresa de Pesquisa Energética).

Matriz Energética Mundial por Fontes 2019

Portanto, retornemos a meados do século XIX. O planeta tinha pouco mais de 1bilhão de habitantes e praticamente toda a energia usada pela sociedade vinha da queima de biomassas. Na época, gordura animal e óleos (como o de baleia) eram usados para iluminação em velas e lamparinas, Enquanto a lenha era queimada para cocção, aquecimento doméstico, e em fornos para processos de fabricação.

É essencial compreender a transição que levou ao domínio dos combustíveis fósseis

Vem então a Revolução Industrial, alavancada pelos avanços nos projetos das primeiras máquinas a vapor operacionais de grande porte, que movidas pelo abundante carvão presente no Reino Unido, transforma suas indústrias.

Sendo a têxtil o maior exemplo, que leva o Reino Unido a se tornar a grande economia mundial e muda as relações comerciais internacionais.

A partir daí, o carvão suplanta a lenha, se tornando o principal energético mundial de 1900 até aproximadamente a década de 60. Quando chega ao fim a era do carvão e se inicia a era do petróleo, fonte dominante desde então, e ainda hoje responsável por mais de 30% da demanda energética mundial.

E em 2009, depois de um contexto de turbulência do preço do petróleo, que disparou de 2007 a 2008, despencando logo em seguida, foi quando entrei no meu doutorado. Nele, me debrucei no estudo de políticas públicas voltadas para fontes renováveis.

Essa trajetória ajudou a moldar o pesquisador que sou, que nutre curiosidade por entender um pouco de cada fonte, e principalmente, como elas se interrelacionam, podendo haver complementariedade, competição, sinergias vantajosas, e por vezes, desvantajosas.

A atual transição energética precisa substituir os fósseis por renováveis

De acordo com definição da Agência Internacional de Energia (AIE), a atual transição energética “é uma rota de transformação do setor energético global baseado em energia fóssil para um setor baseado em zero-emissões líquidas de carbono para a segunda metade deste século.” (em tradução livre).

Entretanto, há uma forte distinção entre as transições energéticas já vividas, e brevemente citadas aqui, e a transição energética que é proposta como essencial para a manutenção da estabilidade dos ecossistemas e de toda nossa civilização diante de um pequeno aumento da temperatura média global.

“transição energética é uma rota de transformação do setor energético global baseado em energia fossil para um setor baseado em zero-emissões líquidas de carbono para a segunda metade deste século”.

Agência Internacional de Energia.

Em todas as transições anteriores, a principal fonte energética até então perde seu posto para uma nova fonte emergente, mas não sofre um drástico decréscimo de consumo. E no caso do carvão, manteve-se até em crescimento.

Essas transições podem ser visualizadas no Gráfico 2, que compila o consumo de energia primária por fontes desde 1800 até os dias atuais. Adaptado de “Our World in Data“.

Consumo de Energia Primária por fonte de 1800 a 2019

Enquanto para a transição energética em curso, os principais organismos internacionais e centros de pesquisa*, afirmam que a era das renováveis precisa vir acompanhada de um despencar do consumo de todos os combustíveis fósseis, principalmente de carvão e petróleo**. Tal efeito jamais foi vivenciado de modo estrutural em nossa história!

Estamos longe de abandonar o carvão, cujo pico de consumo se deu na década passada

Vale apontar, que apesar do carvão ter caído para a 2ª posição há mais de 50 anos, seu consumo em valores absolutos continuou aumentando até recentemente. Dependendo da metodologia aplicada, o ápice do consumo global de carvão foi atingido entre 2013 e 2014.

É verdade que se observarmos esse consumo per capita, o carvão teve sim redução. Por outro lado, o aumento da população mundial mais do que compensou essa queda.

Vale apontar que ainda hoje existem cerca de 1 bilhão de pessoas abaixo da linha da pobreza. E que as projeções estimam que a população suba dos atuais 8 bilhões de habitantes para 10bi em 2050.

A civilização tem pela frente o desafio de garantir a ascensão social aos marginalizados e a qualidade de vida para os que já possuem. Enquanto em paralelo tem de reduzir o consumo dos principais insumos energéticos de alta emissão de carbono.

Ou seja, o desafio é realmente imenso. E desdobramentos deste tema ainda nortearão várias colunas que trarei para você, leitor.

Além disso, abordaremos nos próximos meses pautas político-econômicas diretamente relacionadas ao setor de energia.

Trataremos de dados sobre diferentes fontes e seus impactos ambientais. Conheceremos as novas fronteiras tecnológicas.

E tudo isso com objetivos de construir conscientização, desmistificar preconceitos (pois não há fontes perfeitas nem soluções milagrosas), e gerar reflexões em torno das nossas ações como cidadãos, estimulando o surgimento de soluções.

Um abraço a todos e até breve.

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*como a própria AIE, a ONU, o IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas), IRENA (Agência Internacional de Energias Renováveis).

** existem estudos propondo que o Gás Natural pode ser bem mais danoso do que se pensava até então devido a gases de escape, mas esse assunto não é o foco da coluna de hoje.

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Gás Liquefeito de petróleo (GLP)

O GLP, conhecido como gás de cozinha, é uma mistura de gases formada principalmente por butano (C₄H₁₀) e propano (C₃H₈) que são frações leves obtidos por meio do refino do petróleo.

Ambos são hidrocarbonetos de cadeia curta e na forma gasosa são incolores e inodoros. Assim, por ser um produto inodoro por natureza, um composto a base de enxofre (t-butil mercaptana) é adicionado à mistura para dar cheiro e facilitar a detecção de possíveis vazamentos.

Ou seja, aquele odor que você sente quando há vazamento de gás na cozinha não é o cheiro do gás, é tão somente o cheiro de um composto adicionado ao produto.

O GLP é comercializado na forma líquida sob altas pressões em botijões e cilindros. Quando os gases que compõem o GLP são pressurizados, estes se condensam ocupando menos espaço, facilitando seu transporte e comercialização.

Além disso, o GLP é altamente inflamável e sua combustão é praticamente completa. Isso o torna adequado para o uso como combustível em situações que exijam baixos níveis de poluentes como o uso doméstico.

O GLP é mais denso que o ar. Assim, o aumento da concentração desse gás desloca o ar atmosférico. Isso diminui a quantidade de oxigênio disponível no local podendo levar à asfixia em ambientes fechados.

Os sinais e sintomas da exposição são falta de ar, fadiga, diminuição da visão, alteração do humor, dor de cabeça, confusão, decréscimo da atividade motora, estupor, coma e, em casos extremos, morte.

Gás Natural (GN)

O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves, principalmente o metano (CH₄). Esse composto, a temperatura e pressão ambientes, permanece no estado gasoso.

Na natureza, assim como o petróleo, ele é originalmente encontrado em reservatórios de rochas porosas no subsolo (terrestre ou marinho). Frequentemente, encontra-se associado e é produzido junto ao óleo.

Assim como ocorre com o GLP, no gás natural também é adicionado um odorizante para que vazamentos possam ser detectados com facilidade, evitando acidentes.

No Brasil, o transporte do GN é realizado por meio de gasodutos e a comercialização feita por distribuidoras concessionárias. Dessa forma, o GN chega aos consumidores por uma rede canalizada.

Por ser um combustível muito versátil, é bastante utilizado nas indústrias petroquímicas, nas usinas termoelétricas e de cogeração de energia, além de veículos motorizados.

Diferenças entre GN e GLP

Uma das principais diferenças entre GN e GLP está na forma de distribuição. Como dito nos tópicos anteriores, o Gás Natural é disponibilizado por uma rede canalizada. Dessa forma, o usuário recebe mensalmente uma conta de consumo.

Por outro lado, o Gás Liquefeito de Petróleo é comercializado em botijões e cilindros ou através do abastecimento por caminhões de um recipiente fixo no local. Dessa forma, o consumidor o repõe conforme a necessidade.

Assim, pode-se afirmar que o GLP é mais acessível por ter seu transporte através de cilindros, podendo ser levado a qualquer lugar. Em contrapartida, o GN necessita de uma estrutura de rede de distribuição, que a maioria das cidades e bairros não possuem (ainda).

Outra grande diferença é a composição. O GN, formado basicamente por metano (CH₄), é mais leve do que o GLP, formado por propano (C₃H₈) e butano (C₄H₁₀). Ademais, diferentemente do GLP, o GN é mais leve que o ar, o que favorece sua dispersão no ambiente em caso de vazamento.

Quanto a emissão de poluentes são muito parecidos. Ambos têm baixo índice de emissão comparado a outros combustíveis como lenha, carvão, querosene, etc.

Por ser disponibilizado em cilindros que são constantemente reutilizados, o GLP por vezes pode acumular a chamada oleína, uma impureza que normalmente fica no fundo do cilindro mas que pode vir a ser trazida junto com a vaporização.

Dessa forma, é necessário o uso de filtros de linha para evitar que esta oleína afete o funcionamento dos aparelhos. O gás natural, por sua vez, não enfrenta esse problema.

Qual utilizar?

Uma dúvida comum entre os consumidores é referente a diferença do GN e do GLP no funcionamento dos aparelhos a gás em sua residência ou indústria.

O GN e o GLP são gases com características e composições diferentes, e possuem variações em suas propriedades (poder calorífico, pressão de operação, etc). Por isso, os aparelhos são produzidos para funcionar com um gás, ou com o outro.

Toda a estrutura dos equipamentos como bicos injetores, calibração e outras funcionalidades, são apropriadas de acordo com o tipo de gás. Isso promove o funcionamento com eficiência e segurança.

Sempre deve ser observado o tipo de gás marcado na embalagem e no próprio produto, e utilizado somente este gás.

Em caso de necessidade (mudança de imóvel, por exemplo), é possível realizar um processo de conversão de gases no aparelho. No entanto, é um serviço que precisa ser feito por profissionais qualificados e utilizando-se de peças originais do fabricante para substituição.

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Contudo, seu sentido pode ser estendido à substituição do petróleo por outras fontes de energia.

Um estudo publicado pela BP (British Petroleum) demonstrou que as reservas de petróleo podem acabar em 2067. Essa informação pode até assustar um pouco, porém esse estudo não levou em consideração a descoberta de novas reservas no futuro, pois isso é imprevisível.

Muitos especialistas acreditam que as reservas esgotarão em 100 anos. Outros já dizem o contrário. São inúmeros fatores que influenciam esse prognóstico tais como a descoberta de novas reservas, mudanças econômicas, interesses políticos e a transição para outras fontes de energia. Tudo isso impede a formulação de uma  previsão confiável.

Principal obstáculo do setor

De acordo com relatório da Agência Nacional de Petróleo (ANP), em 2019, as reservas provadas de petróleo no mundo atingiram a marca de 1,7 trilhão de barris. Isso mostra que, atualmente, a quantidade não é o maior contribuinte para o fim do petróleo.

Além disso,  o desenvolvimento de novas tecnologias ao longo do tempo permitirá a descoberta de novas jazidas. Por outro lado, essas novas reservas tendem a estar relacionadas a reservatórios de difícil acesso contendo óleos viscosos e mais pesados (˚API baixo).

Esse tipo de óleo possui maiores concentrações de componentes mais pesados como resinas e asfaltenos, tornando-o menos atrativo economicamente.

Reservatórios complexos, como os localizados a quilômetros de profundidade do leito marinho, exigem tecnologias avançadas e altos investimentos para explorá-los. Adicionalmente, os óleos pesados, que são de difícil transporte e refino, exigem novas tecnologias e processos para tornar sua exploração viável economicamente e ambientalmente.

Assim, o principal obstáculo do setor está em desenvolver novas técnicas para que se possa explorar as atuais e futuras reservas de tal forma que seja economicamente viável e ecologicamente sustentável.

Petróleo x Energias renováveis

Outro fator que contribui para a queda do petróleo é a sua substituição por energias alternativas e renováveis. De fato, não há como impedir isso. Energias renováveis e que relativamente agridem menos o meio ambiente tendem a substituir as energias não renováveis como o petróleo.

Todavia, os produtos resultantes do petróleo não se resumem a combustíveis como fonte de energia, vai muito além disso.

Os derivados do petróleo são usados também como matéria prima para fabricação de plástico, borracha, asfalto, tecidos, produtos de limpeza, remédios e comidas. Sim, você não leu errado, o petróleo está envolvido na fabricação de remédios e comidas.

Por exemplo, alguns derivados do petróleo são utilizados na indústria de corantes, conservantes, flavorizantes e fertilizantes. Já os remédios, especialmente os analgésicos e até mesmo os homeopáticos, contêm benzeno, um derivado do petróleo (Betaeq, 2019).

O petróleo será dificilmente substituído por completo e haverá demanda por seus derivados em diversos ramos industriais por um longo tempo. Além disso, a substituição por parte das fontes renováveis se dará de forma lenta e gradual pois envolve aspectos políticos e econômicos.

Gás natural: uma alternativa à queda do petróleo

Uma alternativa que surge para compensar a queda do petróleo é o gás natural. Na maioria dos poços de petróleo existe a produção concomitante de óleo, água e gás. Este último, apesar de seu transporte e armazenamento serem caros e complexos, vem atraindo olhares por agredir menos o meio ambiente.

O gás natural não produz fuligem nem fumaça negra. Além disso, produz menos gases tóxicos quando comparado a outros derivados do petróleo. Sua queima produz água e gás carbônico. Dessa forma, o gás natural pode ser considerado energia limpa de acordo com a ISO 14000 (Naturgy Brasil, 2020).

Tudo isso nos leva a crer que o fim do petróleo está bastante longe. Assim, cabe a nós, engenheiros e profissionais ligados ao setor de petróleo e gás desenvolver novas tecnologias afim de descobrir novas reservas, tornar sua exploração viável economicamente e, principalmente sustentável.

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Porém, veremos nesse artigo que a sustentabilidade pode e deve ser aplicada na cadeia petrolífera. Além disso, serão apresentados exemplos de como deve ser implantada.

A sustentabilidade é baseada em três pilares: sociedade, meio ambiente e economia. Ou seja, uma empresa sustentável deve combinar crescimento econômico com mudanças sociais e culturais, respeitando os limites impostos pelo meio ambiente.

O petróleo é a principal fonte de energia do planeta. Consequentemente, o setor gera grande impacto nas esferas social, econômica e ambiental.

Assim, o desenvolvimento sustentável é fundamental para que esse ramo de atividades possa prosperar e sobreviver nesse mundo em constante mudança.

Vejamos o que Milton Costa Filho, ex-secretário do Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, disse sobre o assunto:

“Iniciativas que fomentem o debate em torno da inovação, da segurança, meio ambiente e saúde são fundamentais para garantir a competitividade do setor e a retomada do crescimento e dos investimentos de forma sustentável. Isso gera empregos, renda e tributos para a população.”

Atualmente, a sustentabilidade está se tornando valor presente na indústria petrolífera. A preocupação ambiental das empresas é dirigida a todas as partes interessadas como empregados, acionistas, clientes, fornecedores, comunidades, órgãos legisladores e governo, os chamados stakeholders.

Desafios da cadeia do petróleo

A cadeia petrolífera é constituída de dois estágios: Upstream e Downstream. O primeiro envolve a exploração, perfuração, extração, armazenamento e transporte do óleo cru. Enquanto o segundo está relacionado com o refino, transporte e distribuição dos derivados do petróleo.

Os processos em cada estágio são complexos e interconectados. Como resultado, toda a cadeia está altamente sujeita a riscos. Além disso, em quase todas as fases existe um impacto ambiental adverso, especialmente nos recursos hídricos.

Ademais, o petróleo, seus derivados e a água produzida são perigosos para a saúde humana e meio ambiente. Isso potencializa o dano social, econômico e principalmente ambiental.

Principais impactos

A identificação e avaliação dos impactos é crucial para implantação da sustentabilidade.

Estes devem ser avaliados e classificados de acordo com sua magnitude. Dessa forma, o foco será dado aos processos que geram danos mais significativos. Isso promoverá maior eficiência no controle e integração da sustentabilidade.

Na esfera ambiental, os impactos estão ligados ao manuseio da água produzida e à queima, transporte e extração do petróleo e seus derivados. Além disso, os acidentes e vazamentos maximizam consideravelmente os danos. Os mais significativos são:

• Emissão de gases tóxicos (CO₂, NO_x, SO_x, HCFC e HFC);
• Danos aos ecossistemas;
• Danos à saúde humana;
• Mudanças climáticas;
• Esgotamento do ozônio.

Por outro lado, nas esferas social e econômica, os processos estão ligados à sociedade, trabalhadores, governo, além da administração das empresas. Assim, os principais impactos estão relacionados com:

• Custos de matéria-prima, operação e energia;
• Jornada de trabalho e salários;
• Saúde e segurança de colaboradores e consumidores;
• Oportunidade de emprego e distribuição de renda para a região;
• Desenvolvimento tecnológico e econômico para a sociedade.

Nos próximos tópicos, veremos exemplos de aplicação do desenvolvimento sustentável em cada dimensão na indústria do petróleo.

Sustentabilidade na esfera ambiental

Inicialmente, o uso de energia solar e eólica em instalações de produção de petróleo deve ser maximizado. Dessa forma, o uso de combustíveis fósseis será menor, reduzindo os danos ambientais.

No caso de transporte do petróleo e seus derivados é recomendado o uso de combustíveis mais limpos. Portanto, deve-se dar preferência a combustíveis como o etanol que gera menos emissões de GEE (gases do efeito estufa) quando comparado com a gasolina.

Outra alternativa para o transporte está na utilização de gasodutos e oleodutos. Dessa maneira, não haverá emissão de poluentes.

Porém, outro problema surge. Devido às características dos produtos transportados, as tubulações sofrem bastante com a corrosão, que deteriora o material e pode causar derramamento.

Assim, para resolver esse problema, as empresas podem adotar as mais recentes tecnologias anticorrosivas, como a EonCoat, que evita o desenvolvimento de corrosão se aplicada apenas uma vez (Shrivastava e Unnikrishnan, 2021).

Nas refinarias, a implementação da indústria 4.0 e o uso de ferramentas de modelagem para avaliar cenários de mistura com biocombustíveis são recomendados. Tudo isso ajudará a melhorar a dinâmica, reduzir riscos ambientais e aumentar a eficiência da produção.

Desenvolvimento sustentável na esfera econômica

A sustentabilidade na área econômica pode ser alcançada com investimento em robótica avançada e automação. Dessa forma, a indústria petrolífera pode minimizar emissões de carbono sem reduzir as taxas de produção. Além de tomar decisões mais inteligentes e econômicas.

A redução geral de custos pode ser feita minimizando os gastos operacionais e de longo prazo. Isso pode ser feito com a utilização de tecnologias recentes, como a Internet das Coisas (IoT), tecnologias anticorrosão e software de gerenciamento de óleo e gás.

Adicionalmente, o custo das matérias-primas pode ser reduzido pela introdução de uma economia circular. Isso significa promover a reciclagem ou reutilização do máximo de matérias-primas utilizadas na cadeia petrolífera.

O uso de etanol para transporte pode custar mais caro do que os combustíveis convencionais. Contudo, o uso de biocombustíveis se torna vantajoso por causa dos grandes subsídios recebidos e seus impactos positivos no meio ambiente.

Sustentabilidade na área social

Na área social, as indústrias de petróleo devem garantir boa saúde e segurança para os colaboradores. Assim, deve fornecer-lhes treinamento adequado e salários justos.

Adicionalmente, normas mais estritas devem ser introduzidas para que os trabalhadores temporários e regulares sejam tratados da mesma forma.

Para aprimorar o desenvolvimento sustentável, as indústrias do setor devem receber feedback de seus stakeholders em intervalos regulares de tempo e tomar as medidas adequadas.

Além disso, programas de conscientização sobre desenvolvimento sustentável devem ser organizados para colaboradores e sociedade.

Por fim, as empresas devem auxiliar a sociedade em relação a tecnologias e desenvolvimento econômico. Isso significa que a empresa deve crescer e se desenvolver em sincronia com a comunidade, sempre respeitando o meio ambiente.

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