A indústria de petróleo e gás é uma das maiores responsáveis pela emissão de dióxido de carbono e metano (gases de efeito estufa) na indústria, devido à alta intensidade energética exigida nos processos de produção, refino e transporte de hidrocarbonetos. Dissertação de mestrado do engenheiro Victor Leonardo Acevedo Blanco traz um diagnóstico das emissões destes gases em plataformas offshore FPSO – que são geralmente navios de grande porte, sem sistemas de propulsão – amplamente utilizadas em águas profundas e ultra-profundas (2.200 metros) e, portanto, preferenciais no caso do pré-sal brasileiro. A pesquisa foi orientada pelo professor Waldyr Luiz Ribeiro Gallo, na Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM).

Victor Blanco explica que focou seu trabalho em plataformas FPSO (Floating Production Storage and Off-loading), que produzem, processam, armazenam e descarregam petróleo e gás. “As plataformas possuem sistemas de tratamento que deixam os hidrocarbonetos prontos para exportação às refinarias através de gasodutos e de navios aliviadores. O Brasil é um exemplo no uso de FPSO’s devido ao desenvolvimento de grande parte da produção (92,5% em 2014) em águas profundas e ultra-profundas – e a descoberta de reservas provadas de 16,2 bilhões de barris tornam essas plataformas importantes soluções para extração nas bacias de Santos e de Campos, área do pré-sal.”

Segundo o autor da dissertação, o Ibama tem estabelecido várias normativas em torno das emissões de GEE na produção de petróleo e gás, especialmente na prática de técnicas como o flaring e o venting. “O flaring é a queima do gás produzido em tocha (flare), que corresponde a sistemas de alívio de pressão em vasos e outros equipamentos, como medida de segurança operativa. O venting resulta de liberações para a atmosfera de gases de baixo poder calorífico (grande quantidade deles inertes) e que não precisam ser queimados. Existem ainda as emissões fugitivas, causadas por vazamentos de gás natural em válvulas, flanges, conectores e outros equipamentos.”

O engenheiro observa que os desafios ambientais desta indústria variam de acordo com o projeto, condições geográficas, profundidade do poço e viscosidade dos fluidos, entre outras características intrínsecas ao tipo de produção. “O perfil de emissões de GEE difere conforme o desenvolvimento do poço de produção. Em plataformas offshore, por exemplo, a energia para o processamento de hidrocarbonetos precisa ser gerada no local, através de turbinas a gás ou motores de combustão interna (o que representa maiores emissões).”

A profundidade do poço, prossegue Victor Blanco, determina a quantidade de energia requerida para extrair o petróleo do reservatório, em alguns casos com a necessidade de injeção de água ou gás. “Maiores profundidades exigem maiores quantidades de energia na injeção. Da mesma forma, maior viscosidade do óleo representa maior consumo de energia para o sistema de tratamento do hidrocarboneto. Enfim, a energia utilizada no processo afeta diretamente as emissões de efeito estufa na plataforma, por conta principalmente das turbinas a gás utilizadas para a geração de energia elétrica.”

O autor informa que sua pesquisa sobre emissões é parte de um projeto de análise de eficiência energética e emissões de dióxido de carbono (CO2) em plataformas FPSO, financiado pela empresa BG Group Brasil, que junto com a Petrobras instalará oito delas na área pré-sal na bacia de Santos. “Vale ressaltar que a análise foi realizada em plataformas ainda não instaladas (mas idênticas, denominadas replicantes), com dados de projeto fornecidos pela BG Group. O foco principal do trabalho é realizar um inventário inicial das emissões das plataformas como parâmetro base, visando implementar as ações em eficiência energética em diferentes processos.”

Metodologias
De acordo com o engenheiro, o gás produzido no reservatório da bacia de Santos tem como característica principal o alto conteúdo de CO2, que deve ser separado do gás destinado à exportação, o que representa um desafio adicional nas plataformas analisadas – o CO   separado do gás é reinjetado no poço. “As emissões são calculadas por meio de metodologias estabelecidas pelo API (American Petroleum Institute), IPCC [sigla em inglês para Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática] e EPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos). São obtidos dados de produção da plataforma, requerimentos energéticos e quantidades de gás queimado.”

Blanco explica que para o diagnóstico de emissões de GEE são realizadas classificações de equipamentos segundo as maiores fontes de emissão na indústria de óleo e gás. “Como a análise se deu em plataformas que ainda não estão em operação, os resultados obtidos são baseados em dados estimados de produção detalhados no sistema de processamento e comparados com desenvolvimentos similares de FPSO’s já em operação. Segundo as análises, as emissões por combustão apresentam entre 94% e 95% do total das emissões, principalmente pelas turbinas a gás encarregadas de gerar a energia elétrica consumida na plataforma. As emissões fugitivas representam 0,19% e o restante (entre 4% e 5%) é por venting.”

Entre os resultados da dissertação, o autor destaca que os indicadores de emissão obtidos permitem comparar as plataformas analisadas com outras instaladas no mundo, algumas nas jazidas do pré-sal no Brasil. “A análise ocorreu em três etapas do processo na plataforma: de alta produção de hidrocarbonetos, alta produção de água e alta produção de água e CO2. As etapas iniciais de alta produção de hidrocarbonetos apresentam as menores emissões e consumo de energia por toneladas de hidrocarbonetos produzidos, registrando-se o caso contrário para a última etapa, em que se espera o decréscimo na produção de petróleo e gás e o aumento na produção de água e CO2, com altos consumos de energia inclusos.”

O engenheiro ressalta, também, que as emissões por conta do flaring (queima do gás em tocha) nas plataformas analisadas são significativamente menores em comparação às plataformas instaladas em nível mundial. “Isso mostra o importante impacto das regulações estabelecidas pelo Ibama em termos de queima de gás em flare”.

Nas conclusões da dissertação, o autor afirma que a composição e a quantidade do gás produzido são determinantes nas emissões gerais de GEE na plataforma, por requererem maior carga de energia no processamento de hidrocarbonetos. “Altos teores de CO2 no gás produzido exigirão altas quantidades de energia para sua compressão e posterior reinjeção nos poços do reservatório. O principal desafio para redução das emissões está na geração de energia elétrica na plataforma: é a operação que responde por aproximadamente 60% das emissões totais de GEE, como mostram os três casos estudados.”

Victor Blanco observa, finalmente, que a geração de energia é um tema que abre várias possibilidades de pesquisa para o desenvolvimento destas plataformas offshore, buscando-se opções com menores impactos na atmosfera. “O dimensionamento dos equipamentos para os casos de máxima produção influencia, em grande medida, as emissões nas etapas produtivas posteriores. O funcionamento de compressores, turbinas e bombas, particularmente em cargas parciais, traz um aumento no consumo de energia. A melhoria da eficiência energética no acionamento destas cargas indica para uma redução nas emissões de GEE.”

Publicação

Dissertação: “Diagnóstico de emissões de gases de efeito estufa em plataformas FPSal”
Autor: Victor Leonardo Acevedo Blanco
Orientador: Waldyr Luiz Ribeiro Gallo
Unidade: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM)