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14.10.11

Biogás, GLP e gás natural, qual é o melhor para o país?

Postado por Paula R. Cardoso Bruno |


No mundo, as matrizes energéticas a base de petróleo tendem a se esgotar, a busca por novos combustíveis confiáveis é constante, ou combustíveis que constituam um melhor aproveitamento energético.
Os gases, vem desempenhando um importante papel neste cenário, a extração de gás natural de reservas fosseis, as frações de petróleo para a composição de glp ou o aproveitamento de dejetos para produção de biogás, vem cada vez mais tomando espaço como combustíveis de qualidade e custo satisfatórios e despontando como possibilidade de substitutos aos combustíveis líquidos produzidos com petróleo.
Começaremos, tentando conhecer um pouco sobre cada um dos combustíveis aqui intitulados. O conflito entre tecnologias, custo beneficio, extração e locais de aplicação, são considerados como decisivos para um país como Brasil, afinal, possuímos uma matriz energética onde temos muitas possibilidades de busca de energias limpas e renováveis.
Biogás
É uma mistura de gases resultante da decomposição de matéria orgânica, pela ação de bactérias anaeróbias (na ausência de oxigênio).
A biodigestão é feita por bactérias que para sobreviverem usam como fonte de alimento a matéria orgânica. O material vegetal é a melhor fonte de alimento para animais e bactérias devido ao seu alto teor de carboidratos. Este pode ser utilizado diretamente pelas bactérias mas o processo é mais rápido se as plantas forem quebradas em pedaços menores por um animal cujo estômago reduz o tamanho do material vegetal e o solubiliza. Os animais como o boi por exemplo, excreta uma grande quantidade de matéria orgânica que não foi capaz de absorver ou não necessitou por estar bem alimentado.
Os resíduos orgânicos mais convenientes para alimentar os biodigestores são as fezes de animais como o esterco bovino, avícola e suíno. No caso de dejetos humanos o processo pode ser aplicado, porém devido ao elevado teor de água (99%), há necessidade de um tratamento prévio para produção de lodo, e este pode ser utilizado no biodigestor.
O processo consiste em se colocar todo material orgânico em uma câmara onde as bactérias processaram a massa. Em seguida esta câmara é fechada deixando apenas uma saída para os gases, que serão o resultado do processo executado pelas bactérias, esta tubulação deve ser lançada por encanamentos até um ponto de compressão ou consumo deste gás.
Vejamos na figura abaixo um pequeno exemplo de transformação de biogás em uma propriedade rural onde se aproveita as fezes de animais para a produção de gás.


Os resíduos sólidos desta transformação é chamado de biofertilizante, que pode ser empregado em lavouras ou qualquer tipo de trabalho com terra, sendo de extrema importância como o próprio biogás, sendo um excelente fertilizante, corretivo de acidez do solo, da vida bacteriana e de textura, rico em Nitrogênio(N), Fósforo(P) e Potássio(K)
Também pode ser obtido através de um desenvolvimento correto de aterros sanitários, onde canais de capitação espalhados pelo aterro recolhem o biogás e levam a centrais onde o gás será processado. Alguns projetos como este estão em andamento no Brasil, porém há um alto investimento inicial para projeto do aterro.


Pelo poder calorífico entre 5000 a 7000 Kcal/m3, pode ser usado como biogás pode ser usado em diversos seguimentos de energia como Combustível: em lampiões, Aquecimento de fogões, Motores de combustão interna, Geladeiras, chocadeiras, secadores de grãos ou secadores diversos, Geração de energia elétrica, etc.


Podemos fazer uma pequena comparação entre o poder energético do biogás em função de outros combustíveis:

  • 1m3 de biogás com 65% de CH4 equivale a:
    • 0,6 m3 de gás natural;
    • 0,882 litro de propano;
    • 0,789 litro de butano;
    • 0,628 litro de gasolina;
    • 0,575 litro de óleo combustível;
    • 0,455 kg de carvão betuminoso;
    • 1,602 kg de lenha seca.

Para a produção de biogás alguns fatores devem ser levados em consideração, isto, pretendendo-se obter um gás com qualidade:
Matéria orgânica;
Temperatura entre 30º e 35º;
Umidade e pH de 7 a 7,5;
Ausência de oxigênio (O2);
Vantagens:
  • Redução significativa da poluição do ar e do chamado efeito estufa.
  • Contribuição para a geração dos Créditos de Carbono (Protocolo de Kioto).
  • Fonte econômica para propriedades rurais de produção agrícola.
  • Solução para o problema de saneamento ambiental, com aproveitamento dos dejetos animais e vegetais.
Desvantagens:
  • Custo do investimento inicial e de manutenção;
  • Remoção periódica do lodo (1 a 5 anos);
  • Variabilidade da produção de biogás, em função do clima.
Exemplo de geração de energia através de biogás


Toda a sociedade ganha com a produção controlada de biogás através dos aterros sanitários e biodigestores, pois isto representa uma alternativa de ganho ecológica, econômica, altamente viável e até se faz necessária para o desenvolvimento sustentável das regiões urbana e rurais.
Gás Natural
Assim como o petróleo, o gás natural é um combustível fóssil, sendo este limitado a reservas encontradas no interior da terra, o gás natural é um hidrocarboneto ou mistura de hidrocarbonetos que fica em estado gasoso nas condições atmosféricas normais e é resultantes da decomposição da matéria orgânica fóssil no interior da Terra. No seu estado bruto, como encontrado na natureza, o gás natural é composto principalmente por metano, além de apresentar proporções de etano, propano, butano, hidrocarbonetos mais pesados e também, porém em menores proporções. É extraído diretamente a partir de reservatórios petrolíferos ou gasíferos, incluindo gases úmidos, secos, residuais e gases raros. A proporção em que o petróleo e o gás natural se encontram misturados na natureza varia muito. Pode ocorrer petróleo com muito pouco gás associado, bem como jazidas em que há quase exclusivamente a presença do gás natural. As maiores ocorrências de gás no mundo são de gás não associado ao petróleo.
Como sabemos o gás natural é uma fonte energética não renovável, por isso tende ao esgotamento. Mesmo assim, o gás natural deve ser o principal combustível a substituir o petróleo, com predominância por toda a primeira metade do século 21.
Sistema de uma plataforma de extração de petróleo e gás
Em 2001, as reservas provadas mundiais de gás natural somaram 155,1 trilhões m³, registrando um crescimento de 3,3% em relação ao ano de 2000. As reservas localizadas nos países da OPEP apresentaram uma elevação de cerca de 6,0% e atingiram 70,4 trilhões m³. O bloco de países não pertencentes à OPEP deteve a maior parte das reservas, com um volume de 84,7 trilhões m³ e um crescimento de 1,1% em relação ao ano anterior. O volume de reservas brasileiras manteve-se inalterado em relação ao ano 2000, 220 bilhões m³, preservando a 41ª posição mundial. Mas este cenário tem mudado muito com descobrimento de novas jazidas importantes ao redor do mundo, inclusive jazidas gigantes como a reserva de Tupi no pré sal encontrada na bacia de Santos – SP , em Camos –RJ
Geralmente encontrado nestes estados em águas oceânicas profundas.


Quando há predominância do petróleo em relação ao gás, quem define as condições de exploração da jazida é a produção do petróleo e, então, o gás natural associado é um subproduto da produção do primeiro. Se não houver condições econômicas para aproveitamento do gás natural, ele é reinjetado na jazida ou, então, queimado, em queimadores de segurança (flare), para se evitar a criação de uma atmosfera rica em gases combustíveis no entorno das instalações de produção de petróleo.
Quando o gás é dominante, ou seja, gás natural não-associado, o seu aproveitamento econômico é condição essencial ao desenvolvimento da produção. As maiores ocorrências de gás no mundo são de gás não-associado ao petróleo.
Na maioria dos casos, o gás natural extraído, vem composto por impurezas e umidade, assim, o gás natural precisa passar por um tratamento inicial, também denominado secagem do gás natural. Esse tratamento, normalmente realizado junto à jazida, é feito em Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGN), resultando de um lado gás natural seco e de outro líquido de gás natural (LGN).
Durante o processo de secagem do gás natural nas UPGN, são também removidos agentes contaminadores ou reduzidos os seus teores, para atender às especificações demandadas pelo mercado. Esses tratamentos são muito eficazes, razão pela qual o gás natural seco (forma sob a qual é, normalmente, comercializado e, simplificadamente, chamado de gás natural) é composto de uma mistura de metano e etano, com reduzidíssimas proporções de outros hidrocarbonetos e de contaminantes. A proporção de metano nesta mistura normalmente é de 80 a 95%.
O transporte de gás no estado gasoso é feito por meio de dutos ou, em casos muito específicos, em cilindros de alta pressão (como GNC - gás natural comprimido). No estado líquido (como GNL - gás natural liquefeito), pode ser transportado por meio de navios, barcaças e caminhões criogênicos, a -160 °C, e seu volume é reduzido em cerca de 600 vezes, facilitando o armazenamento. Nesse caso, para ser utilizado, o gás deve ser revaporizado em equipamentos apropriados.
Na distribuição o gás já deve estar atendendo a padrões rígidos de especificação e praticamente isento de contaminantes, para não causar problemas aos equipamentos onde será utilizado como combustível. O manuseio do gás natural requer alguns cuidados, pois ele é inodoro, incolor, inflamável e asfixiante quando aspirado em altas concentrações. Geralmente, para facilitar a identificação de vazamentos, compostos à base de enxofre são adicionados ao gás em concentrações suficientes para lhe dar um cheiro marcante, mas sem lhe atribuir características corrosivas, num processo conhecido como odorização. Por já estar no estado gasoso, o gás natural não precisa ser atomizado para queimar.
Isso resulta numa combustão limpa, com reduzida emissão de poluentes e melhor rendimento térmico, o que possibilita redução de despesas com a manutenção e melhor qualidade de vida para a população.
O gás natural é o insumo básico da indústria da Gasoquímica, similar à Petroquímica, que produz uma série de produtos químicos utilizados na indústria, porém com um espectro de produtos ainda maior. Para a Gasoquímica, os componentes do gás natural podem ser agrupados em material não hidrocarbonado (inertes), gás seco (metano, etano, propano), gases liquefeitos de petróleo (propano, iso-butano e n-butano) e gasolina natural (iso-butano e n-heptano). Esta separação é feita de acordo com a demanda de mercado.
O uso do gás natural como combustível em substituição a praticamente todos os demais combustíveis, especialmente pela facilidade de seu manuseio e pelo efeito ambiental limitado de sua queima, é dominante.
O gás natural tem sido usado como combustível em motores de combustão interna em alguns países, tanto em veículos leves (táxis e veículos particulares) quanto pesados (ônibus e caminhões). No Brasil, em algumas regiões, principalmente nas cidades de São Paulo e Rio de Janeiro, já existem muitos veículos, principalmente ônibus e táxis, operando com gás natural.
Nas áreas urbanas, o gás natural é distribuído por rede de tubulações subterrâneas, e pode atender:
• uso residencial – para cocção (nas cozinhas), para aquecimento de água e para calefação (nas regiões frias);
• uso comercial – similar ao uso residencial, mas especialmente em todas as necessidades de calor. Já é corrente a sua aplicação em centrais de ar-condicionado, em especial em unidades de maior porte, como centros comerciais.
GLP (Gás Liquefeito de Petróleo)
Nenhuma indústria orgânica é mais importante para a civilização técnica moderna que a indústria do petróleo.


O GLP, gás liquefeito de petróleo, é constituído por hidrocarbonetos que são produzidos no início da destilação do petróleo, e também durante o processamento do gás natural. Dependendo da origem e dos processos de tratamento a que foram submetidos, podem apresentar variações na composição.
A refinação dos produtos do petróleo e dos produtos petroquímicos envolve dois ramos principais, as modificações físicas, ou operações de separação, e as modificações químicas, ou conversões. As operações de conversão têm maior ganho de valor, devido ao fato que as frações de baixo valor comercial (gasóleos e resíduos) são transformadas em outras de maior valor (GLP, naftas, querosene e diesel) durante o processo.
Também podemos obter, o GLP do gás natural que não contém hidrocarbonetos insaturados, ao passo que quando são obtidos a partir de gases de refinarias (petróleo) esses hidrocarbonetos podem aparecer em quantidades variáveis. Para o GLP obtido através do petróleo, os hidrocarbonetos que aparecem em maiores proporções são os compostos de três átomos de carbono (propano e propeno) e de quatro carbonos (butano e buteno). Pequenas quantidades de etano e pentano também podem ocorrer.
A princípio, a refinação do petróleo envolvia o simples fracionamento dos constituintes presentes no óleo cru, envolvia a separação por destilação que compreende as operações unitárias de escoamento de fluidos, de transferência de calor e de destilação. O grande estímulo ao emprego das modificações químicas na fabricação dos produtos petrolíferos veio do crescente consumo de gasolina, que superou a oferta proveniente da destilação separativa. Esta situação tornou-se obrigatória a pirolisação dos produtos do petróleo, na qual, no processo conhecimento como craqueamento, as moléculas longas são quebradas em moléculas mais curtas, convenientes para a gasolina. O GLP de petróleo também é gerado apartir deste processo de refinamento das partes do petróleo.
Entre as principais impurezas encontradas no GLP, os compostos sulforosos são dos mais indesejáveis, pois estes incorporam corrosividade ao produto, sendo o gás sulfídrico o mais agressivo. Por essa razão, quando necessário, submete-se o produto a tratamentos em unidades especiais.


Os hidrocarbonetos predominantes no GLP são gasosos a pressão e temperatura ambiente, mas liquefazem-se quando pressões relativamente baixas são aplicadas, proporciando a redução a pequenos volumes, facilitando os trabalhos de manuseio e transporte.
O GLP tem amplo emprego tanto em aquecimento doméstico como industrial. Apresenta grandes vantagens sobre os combustíveis sólidos ou líquidos, devido ao seu alto poder calorífico, que é da ordem de 11.000 kcal/kg. Apresenta, também, várias vantagens sobre o gás de carvão (produto de gaseificação) e entre eles se destacam: o maior poder calorífico, menor toxidez e risco de explosão.
O GLP é um combustível alternativo para motores do ciclo Otto, mas é pouco consumido no transporte rodoviário. Entretanto, em alguns países, como a Holanda, é responsável por 12% da energia usada em veículos de passeio. Tem alto índice de octanagem, o que permite que motores a GLP tenham maiores razões de compressão do que os motores a gasolina e, assim, maiores eficiências energéticas. Mas veículos leves a GLP não exploram essa vantagem e os motores não tem a eficiência otimizada. O consumo de GLP é menor que o da gasolina, mas acima do diesel. Em veículos leves, as emissões de NOx são próximas das obtidas com a gasolina, mas as outras emissões são menores.
Vantagens para o Brasil
O Brasil possui tecnologia suficiente para exploração e controle dos três gases citados, o caso é o que os torna interessantes são suas características particulares de obtenção e preço.
No caso do biogás, sua grande vantagem frente aos demais seria a fácil obtenção em locais distantes dos centros, onde não se encontra tubulações de gás natural fóssil e de difícil acesso para caminhões que possam trazer o GLP, a instalações de programas de biogás em fazendas isoladas para geração de energia local, além de gerar um excelente adubo com seu resíduo.
No caso de grandes centros, o lixo residencial é um problema que assola prefeituras e estados, não há o que fazer com tantos descartes, seria proveniente o aproveitamento desta matéria orgânica na geração de biogás, que pode ser vendido para o uso residencial, ou mesmo para mover usinas termoelétricas, e com a venda da energia custear novos aterros planejados para produção de mais biogás.
Na contra mão deste processo, não há interessa da iniciativa privada, nem tão pouco do governo, pois o investimento é alto e com retorno demorado, sem falar que constantemente as instalações devem ser mudadas devido ao esgotamento do recurso.
Além de ser ecologicamente viável, o que pode resultar no retorno de energia, créditos de carbono, reduz a emissão de gases que causam efeito estufa e reutilizam os lixões que são problemas em fontes de renda.
O Gás Natural, hoje encontrado em grandes quantidades nas costas oceânicas do país, tem mostrado um potencial econômico elevado, além do emprego deste em automóveis e no transporte publico, o valor do insumo para indústria que depende de fontes de energia que gerem calor, é um atrativo em relação ao óleo diesel e a energia elétrica, o que torna nossas indústrias mais competitivas, gerando mais produção e empregos.
Quanto a emissão de agentes poluentes do ar, se comparado com outros combustíveis, os gases provenientes de sua queima, poluem menos que a gasolina e o álcool combustível.
As ressentes descobertas de reservas de Gás Natural, aliados ao contrato com o país vizinho, nos garante um abastecimento seguro e acessível, mesmo com o golpe contra a Petrobrás, que foi a estatização da refinaria, os preços acordados foram ajustados e de qualquer maneira ainda estão acessíveis.
O Gás Natural, impulsiona nossa indústria e move parte da frota no país, é de fundamental importância para o Brasil nos dia de hoje se não, o mais importante para a competitividade de nossa fabricas, dentre as propostas apresentadas de combustíveis gasosos, este seria amplamente o mais utilizado por todas camadas da sociedade.
O GLP, também popularmente chamado de gás de cozinha, este se propagou em uma época onde não se tinha tantas tubulações que levassem gás encanado para os grandes centros, sua facilidade pela baixa compressão na liquefação, fez com que este combustível estivesse em botijões de pequeno porte, que servem as cozinhas domiciliares.
Algumas indústrias ainda utilizam este combustível em seus foros, porém este possui um custo maior que o Gás Natural, ainda depende de caminhões para o reabastecimento de enormes cilindros que ocupam espaço em estações de gás na indústria. Ainda na indústria, o GLP é utilizado como combustível para empilhadeiras, substituindo a gasolina.
Seu alto poder calórico é o atrativo para seu uso, porém sua produção depende de refinarias e do valor do petróleo e seus derivados, além de parte do seu valor subsidiar programas do governo, o que o torna cada vez base de arrecadação fiscal e parcial monetário.
Nas considerações sobre qual das opções seria a melhor para o Brasil de hoje, eu diria que cada um tem um potencial a ser aproveitado, aspectos positivos que podem agregar muito a sociedade, dentro das diversas gamas de uso.
Para um país com dimensões continentais como o Brasil, onde não se consegue alcançar com um destes combustíveis, um segundo ou terceiro é viável, portanto, acredito que todos devem ser parte da matriz energética e serem aproveitados da melhor forma possível, senda cada um o melhor para o país em determinada situação. 

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