P e t r ó l e o S i n t é t i c o e G á s a P a r t i r d o C a r v ã o
Apesar das vastas reservas de carvão dos Estados Unidos, existem muitos casos em que o
carvão não pode ser usado diretamente como fonte de energia, uma vez que ele não é flui-
do, nem queima de maneira tão limpa quanto o óleo ou o gás. Em grandes instalações,
como usinas elétricas, tecnologias do tipo scrubber para redução das emissões de SO2-
podem fazer com que o carvão seja um bom substituto do óleo e do gás; mas em setores
como o de transporte, o carvão sólido não é uma alternativa viável. Entretanto, o carvão
pode ser convertido nas formas de óleo e gás natural, conhecidas como de combustíveis
sintéticos, os synfuels.8
A gaseificação do carvão em direção ao gás natural é um processo
direto que exige a adição de hidrogênio ao carvão. Trata-se de um processo antigo, uti-
lizado no início do século XIX, em várias "usinas de gás". Este "gás de carvão" era pro-
duzido pelo aquecimento do carvão na ausência de ar, fornecendo um gás cuja capacidade
de aquecimento era de aproximadamente 500 B t u / p é3
, quase metade da capacidade do
gás natural. Nos Estados Unidos, diversas unidades de demonstração de conversão de
carvão já foram construídas, com capacidade para converter de 200 toneladas a 400
toneladas de carvão rico em enxofre em gás. A conversão de carvão em óleo, ou syitcrude,9
é chamada de liquefação Assim como
na gaseificação, o processo básico é o aquecimento do carvão na presença de hidrogênio,
com a separação posterior dos gases e líquidos produzidos. Diversos programas estão em
estágio de demonstração, mas o custo de produção de combustíveis líquidos a partir do
carvão ainda está um pouco acima do preço de mercado do petróleo. Mesmo que a tecno-
logia ainda não seja economicamente viável, devemos considerar que o desenvolvimento
de tais tecnologias demanda um certo tempo, e a produção de combustíveis sintéticos não
pode ser aberta como uma válvula de petróleo para atender à demanda por combustíveis
líquidos e gasosos.
8 N.T.: Trata-se de uma expressão de fácil utilização em inglês, mas cuja tradução, algo como sincombustíveis, elimina a vantagem da abreviação.
P e t r ó l e o d e X i s t o e A r e i a O l e í g e n a
Há mais de cem anos, os povos indígenas do oeste americano demonstraram um fenômeno interessante, originário da sua região: a queima de rochas! Curandeiros e vendedores am- bulantes dos Estados do leste no século passado comercializavam certas rochas como se fornecessem bom óleo para lâmpadas, além de possuírem propriedades medicinais. Tanto os indígenas como os ambulantes faziam uso de uma rocha que contém uma quantidade substancial de petróleo: o xisto. Há milhões de anos, a vegetação em decomposição ficou presa em rochas sedimentares. Alguns destes depósitos se tornaram tão ricos em óleo de xisto — uma substância orgânica chamada "querogênio" — que as rochas podem de fato entrar em combustão. O óleo de xisto é geralmente produzido pela trituração e aqueci- mento da rocha, com a produção de 15 galões a 30 galões de óleo por tonelada. Já em 1855, os Mormons de Utah produziam óleo de xisto, mas o interesse diminui com a descoberta de petróleo na Pensilvânia, de extração e produção mais baratas.
Os depósitos de xisto nos Estados Unidos representam uma enorme fonte de petróleo. Somente nos depósitos ricos (aqueles com mais de 30 galões de óleo por tonelada), existem aproximadamente 110 bilhões a 130 bilhões de barris de óleo — várias vezes a estimativa atual das reservas recuperáveis de petróleo dos EUA. A maior parte do xisto rico em petróleo é encontrada em uma formação geológica: a área do Green River das Montanhas Rochosas (localizadas nas áreas contíguas do Colorado, Utah e Wyoming). Estimativas de reservas da ordem de 2.000 bilhões de barris de óleo de xisto têm sido feitas para esta região, sendo que as reservas economicamente recuperáveis são da ordem de 600 bilhões de barris. As reservas mundiais são estimadas em três vezes este número.
O processo de extração do óleo do xisto é relativamente simples. O xisto é extraído, triturado e aquecido entre 330°C a 480°F (800°F a 900°F) — num processo de retorta — para liberar o óleo. O processo é simples e direto, uma vez que não há o envolvimento de altas pressões ou processos catalíticos complicados. A maior parte do xisto é minerada no sub- solo, já que a sobrecamada chega a ter espessuras de 300 m, e o reprocessamento é feito na superfície.
Outra fonte importante de petróleo bruto são as areias oleígenas. Estas são semelhantes ao xisto, no sentido de que a recuperação de seu óleo não pode ser feita por meio dos métodos tradicionais de perfuração. As areias oleígenas contêm uma substância altamente viscosa, parecida com o asfalto, chamada de "betume". Para se recuperar o óleo, as areias são extraídas e depois misturadas com água quente ou vapor para se extrair o betume. As maiores fontes de areia oleígena do mundo são encontradas em Alberta, Canadá. Estima- se que estes depósitos contenham aproximadamente 900 bilhões de barris de petróleo. As areias oleígenas dos Estados Unidos contêm aproximadamente 25 bilhões de barris, o equivalente a 1 % das reservas mundiais.
G. Resumo
Projeta-se que os combustíveis fósseis constituirão a maior parte de nosso suprimento de energia durante boa parte do século XXI. Estimativas sobre as quantidades dos recursos disponíveis são sempre tênues, especialmente para o petróleo e o gás natural. As estimati- vas são geralmente dadas para as reservas, que são aqueles recursos que são bem conheci- dos por meio da exploração geológica, e que são extraíveis a preços atuais com tecnologia existente. E comum que previsões sobre a produção futura de recursos sejam feitas com base em fatos passados; as curvas em forma de sino de Hubbert são um exemplo. O petróleo é de interesse especial, pois fornece 40% das necessidades mundiais de energia hoje em dia. As curvas de Hubbert sugerem que, pela metade do século XXI, a produção de petróleo será de 10% dos valores atuais.
Cap. 6 Energia de Combustíveis Fósseis 169 O petróleo e o gás natural se acumulam sob a superfície em rochas-reservatório tais como arenito, sendo cobertos com rocha impermeável, que impede seu movimento rumo à superfície. Para aumentar a recuperação do petróleo de um reservatório, técni- cas aperfeiçoadas de recuperação são utilizadas. A recuperação "secundária" utiliza a água para aumentar as pressões naturais no reservatório, enquanto a recuperação "ter- ciária" emprega vapor, gás ou produtos químicos para aumentar a pressão e liberar o petróleo da rocha.
Os Estados Unidos, que têm mais reservas de carvão do que qualquer outro país, são chamados de "O Rei do Carvão". O carvão se forma a partir da decomposição de matéria vegetal, e é classificado de acordo com a sua quantidade de carbono. O carvão betuminoso tem um valor calorífico relativamente alto, e é o tipo mais comum nos Estados Unidos. O carvão aparece na forma de veios ou leitos. Quando os veios estão próximos à superfície terrestre, eles podem ser extraídos por mineração de superfície. Mais da metade do carvão, nos Estados Unidos, é extraído desta forma, principalmente nos Estados do oeste. Este carvão apresenta um conteúdo de enxofre relativamente baixo. A demanda por carvão de- verá ser restringida principalmente devido a considerações ambientais, por causa de suas emissões de SO2 e CO2.
O carvão pode ser convertido em óleo e gás natural por meio de processos de lique- fação e gaseificação. A expansão para a produção comercial é improvável, a menos que os preços destes "combustíveis sintéticos"sejam reduzidos. Argumentos semelhantes podem ser utilizados com relação ao óleo encontrado no xisto no oeste dos Estados Unidos. Existem depósitos enormes de xisto, mas fatores ambientais e econômicos deverão inibir sua utilização em um futuro próximo.
Referências na Internet
Para obter uma listagem atualizada de recursos na Internet relacionados ao material deste capítulo, acesse o website da Harcourt College Publishers em http: / /www.harcourtcol- lege.com. Os links estão no site Energy: Its Use and the Environment na página de Física (Physics). Sites gerais relacionados com energia e algumas normas para utilização da World Wide Web em sua classe são apresentados no final deste livro.
Referências
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Q U E S T Õ E S
1. Quais sao os motivos da diminuição da produção de petróleo bruto nos EUA desde 1970? 2. As rotas dos oleodutos e gasodutos, conforme foi discutido na seção "Política de Oleo-
dutos", mostram que uma linha vai para o Mediterrâneo e outra vai para o Golfo Pér- sico. Considerando o crescimento econômico mundial, por que essa última rota teria certas vantagens?
3. Utilize a Internet para determinar o estado atual da perfuração na Reserva Nacional Ártica de Vida Selvagem (Arctic National Wildlife Reserve). Qual é a porcentagem das reservas americanas de petróleo que podem ser ali encontradas?
4. O derramamento de petróleo de 1989 no Alasca causou muitos danos ambientais à vida sel- vagem e aos peixes daquela área. Os esforços de limpeza têm sido enormes. A partir da Internet, determine o que se conhece atualmente a respeito do sucesso destes esforços. 5. Com a desregulamentação da indústria da energia elétrica, muitos novos projetos de ge-
ração de energia têm sido feitos por uma série de indústrias. Identifique quais projetos de usinas elétricas foram propostos em seu Estado1 0 que se utilizem de gás natural. Anote as
datas de entrada em operação e a potência gerada.
6. Que são as vantagens da mineração de superfície? Quais serão os problemas encontrados na restauração das terras mineradas?
7. Que problemas sociais podem ser esperados em cidades com crescimento acelerado no oeste americano, decorrentes da expansão da mineração de superfície e da extração de xisto? 8. Que restrições podem ser esperadas ao aumento da demanda pela produção de carvão? 9. Discuta a analogia entre tomar refrigerante com um canudo e a recuperação aperfeiçoada
de petróleo.
10. Quais são as diferenças entre os métodos secundário e terciário de recuperação aper- feiçoada?
10 N.T.: Trata-se de um exemplo de aplicação nos Estados Unidos. O estudante brasileiro pode tentar identi- ficar novos projetos de geração de energia no Brasil, com ou sem a utilização de gás natural.
Cap. 6 Energia de Combustíveis Fósseis 171
1. Suponha que o custo do petróleo é de US$ 30 por barril. Se o preço aumentar em 10%, em quanto você esperaria que aumentasse o preço do galão de gasolina?1 1
2. Se todas as necessidades americanas de petróleo fossem supridas pelas reservas localizadas dentro da Reserva Nacional Ártica de Vida Selvagem (Arctic National Wildlife Reserve), quanto tempo as reservas iriam durar, considerando-se que não haja aumento da demanda?
3. Um gerador de turbina a gás natural para produção de eletricidade tem uma efi- ciência de aproximadamente 50%. Quantos pés cúbicos seriam necessários para se produzir 1.000 MWe por um ano? (Verifique os fatores de conversão no Apêndice B) 4. Se a demanda por eletricidade continuar a crescer 2% ao ano, quantos MWe a mais serão necessários para atender à demanda em dez anos? Se toda esta demanda fosse atendida por geradores de turbina a gás natural, qual seria a quantidade adi- cional de gás necessária (em pé3/ano)? O valor obtido representa que fração de
nosso uso atual de gás natural?
5. Em um projeto de gaseificação sendo planejado, cerca de 26.000 toneladas de carvão serão utilizadas diariamente para a produção de 250.000.000 pés-' de gás natural. Se o carvão for classificado em 8.700 Btu/lb, e o gás em 950 Btu/pés3,
qual será a eficiência desta usina?