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05 de fevereiro de 2014
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Combustíveis Alternativos

Muito além do petróleo

Para reduzir a dependência do petróleo, pesquisadores e fabricantes avaliam a viabilidade comercial da introdução de novos combustíveis na indústria de transportes
Por Thomas Tjabbes

Preconizada por muitos como a “era da diversidade energética”, o século XXI caminha hipoteticamente para o esgotamento do petróleo e, por isso, já testa a utilização de novos meios energéticos, como motores híbridos, hidrogênio, diesel sintético e outros. O desafio técnico, entretanto, é criar um sistema de propulsão que seja viável não apenas em termos ambientais, mas também social e economicamente. Mais do que isso, para se tornar viável, a inovação precisa abarcar desde automóveis leves de passeio até veículos fora de estrada, como pás carregadeiras, escavadeiras, motoniveladoras e outros. Essa é justamente a linha de pesquisa proposta pela obra “Novos Combustíveis”, de autoria de Suzana Kahn Ribeiro e Márcia Valle Real e cuja primeira edição foi publicada pela E-Papers Serviços Editoriais.

Segundo as autoras, por mais de um século a utilização de combustíveis fósseis serviu como força motriz básica para a indústria de transportes. Até recentemente, 96% de todo o transporte veicular no mundo utilizavam combustíveis derivados do petróleo. Como se sabe, a preocupação em reduzir essa representatividade não vem ocorrendo apenas por questões ambientais, relacionadas às emissões de poluentes decorrentes da queima do combustível, mas principalmente por um fator que pode atingir a indústria global em algumas décadas: o esgotamento dos recursos naturais.

ESGOTAMENTO

O petróleo é um combustível fóssil formado pela decomposição de matéria orgânica, em um processo que requer milhões de anos para se desenvolver. Com a extração ininterrupta das reservas naturais não renováveis, entidades como a Administração de Informações sobre Energia dos Estados Unidos (US-EIA) e a Agência Internacional de Energia (IEA) apontam para um iminente esgotamento do recurso. Para tornar a situação ainda mais crítica, essas reservas estão distribuídas de forma irregular geograficamente, com quase 80% das jazidas pertencentes a países-membros da Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP), em sua maioria nações do Oriente Médio. Em termos geopolíticos, isso evidentemente gera uma dependência logística e predomínio estratégico dessa entidade em relação ao mercado consumidor mundial. Algo que, é claro, também incomoda muita gente.

Na questão dos impactos ambientais, não menos importante, a utilização do


Preconizada por muitos como a “era da diversidade energética”, o século XXI caminha hipoteticamente para o esgotamento do petróleo e, por isso, já testa a utilização de novos meios energéticos, como motores híbridos, hidrogênio, diesel sintético e outros. O desafio técnico, entretanto, é criar um sistema de propulsão que seja viável não apenas em termos ambientais, mas também social e economicamente. Mais do que isso, para se tornar viável, a inovação precisa abarcar desde automóveis leves de passeio até veículos fora de estrada, como pás carregadeiras, escavadeiras, motoniveladoras e outros. Essa é justamente a linha de pesquisa proposta pela obra “Novos Combustíveis”, de autoria de Suzana Kahn Ribeiro e Márcia Valle Real e cuja primeira edição foi publicada pela E-Papers Serviços Editoriais.

Segundo as autoras, por mais de um século a utilização de combustíveis fósseis serviu como força motriz básica para a indústria de transportes. Até recentemente, 96% de todo o transporte veicular no mundo utilizavam combustíveis derivados do petróleo. Como se sabe, a preocupação em reduzir essa representatividade não vem ocorrendo apenas por questões ambientais, relacionadas às emissões de poluentes decorrentes da queima do combustível, mas principalmente por um fator que pode atingir a indústria global em algumas décadas: o esgotamento dos recursos naturais.

ESGOTAMENTO

O petróleo é um combustível fóssil formado pela decomposição de matéria orgânica, em um processo que requer milhões de anos para se desenvolver. Com a extração ininterrupta das reservas naturais não renováveis, entidades como a Administração de Informações sobre Energia dos Estados Unidos (US-EIA) e a Agência Internacional de Energia (IEA) apontam para um iminente esgotamento do recurso. Para tornar a situação ainda mais crítica, essas reservas estão distribuídas de forma irregular geograficamente, com quase 80% das jazidas pertencentes a países-membros da Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP), em sua maioria nações do Oriente Médio. Em termos geopolíticos, isso evidentemente gera uma dependência logística e predomínio estratégico dessa entidade em relação ao mercado consumidor mundial. Algo que, é claro, também incomoda muita gente.

Na questão dos impactos ambientais, não menos importante, a utilização dos combustíveis fósseis no transporte rodoviário acarreta outro problema bem conhecido. A queima de gasolina e óleo diesel libera dióxido de carbono (CO₂), óxidos de enxofre (SOx), nitrogênio (NOx) e material particulado (MP), todos eles elementos químicos causadores de problemas à saúde das populações, sendo que – para complicar – o CO₂ é um dos agentes centrais do chamado Efeito Estufa (que presumivelmente está esquentando perigosamente o planeta).

Diante desse cenário crítico, que inclui crises cíclicas do petróleo e crescente pressão ambiental, desde a década de 1970 a busca por combustíveis alternativos tem sido alvo de pesquisas acadêmicas e na indústria. Com isso, novas fontes de energia já entraram e saíram de cena, sendo que muitas delas ainda estão sendo debatidas quanto à sua viabilidade em três aspectos principais: econômico, social e ambiental. De acordo com as autoras do livro “Novos Combustíveis”, um combustível alternativo deve ser viável nessas três frentes para se consolidar no mercado. Vejamos o que já existe.

ALTERNATIVAS

Dentre as soluções propostas, um evidente destaque é o gás natural (GN), composto principalmente de metano e já parcialmente incorporado à indústria automobilística de alguns países. Dele, pode-se obter o gás natural veicular (GNV), o éter etílico (DME), o metanol e o diesel sintético, entre outros combustíveis. Desses mencionados, o GNV é o único que utiliza o gás diretamente no veículo. Já o diesel sintético é o derivado mais adequado para veículos movidos a óleo diesel, uma vez que não requer qualquer modificação nos motores, o que auxilia em sua viabilidade econômica.

Também derivado do GN, o metanol possui a vantagem de ser obtido em qualquer fonte de carbono – como o carvão –, mas por motivos econômicos tende a ser adquirido por meio de gás natural. Tecnicamente, o metanol pode ser utilizado em motores puros ou mistos (25% gasolina e 85% metanol), porém sua comercialização ainda encontra algumas barreiras – afinal, trata-se de uma substância corrosiva, altamente tóxica e utilizada para processar outros materiais, como o éter dietílico (DME).

As autoras brasileiras explicam que o DME apresenta vantagens como baixo ponto de liquefação e excelente ignição, tornando-o adequado para motores de ciclo diesel, como os utilizados em equipamentos fora de estrada e caminhões. Por outro lado, a substância possui pressão elevada de vapor e, por conta disso, necessita de um sistema de injeção de alta pressão para garantir a segurança contra incêndios e explosões. Considerando tal necessidade de adequação, o DME foi um derivado pouco desenvolvido nos últimos anos, apesar de fabricantes de caminhões como Volvo Trucks e Mack Trucks (do mesmo grupo) anunciarem recentemente planos de introduzi-lo a partir de 2015 em alguns modelos de suas linhas nos EUA, visando à redução de 95% nas emissões de CO₂.

O anúncio mexeu com o maior mercado rodoviário do mundo, já que é uma proposta de reduzir a dependência energética dos EUA no futuro. “Os benefícios do DME para o meio ambiente são diversos. É melhor, porque a queima é muito mais limpa e pode ser feita a partir de fontes que estão disponíveis no mercado interno”, declarou Kevin Flaherty, presidente da Mack Trucks. “Além disso, os caminhões Mack são montados nos EUA e, com o DME, estaremos alimentando os nossos veículos com um combustível que também é feito no país.”

CONVERSÃO

Embora também proveniente do petróleo, outro combustível útil à indústria de transportes é o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), extraído de frações pesadas do gás natural veicular. Conhecido popularmente no Brasil como “gás de cozinha”, o GLP contém de 50% a 60% de propano, proporção que varia em cada país.

Em 2004, a World LP Gas Association (WLPGA) estimava que mais de sete milhões de veículos já circulassem no mundo com GLP, necessitando apenas de uma conversão semelhante à da gasolina para GN. Um bom exemplo são as empilhadeiras, utilizadas também em ambientes off-road. Essa adaptação relativamente fácil ao mercado ocorreu por se tratar de um combustível com boa octanagem e baixo nível de emissão de contaminantes. No entanto, a utilização nas residências consome quase toda a produção de GLP, o que inclusive exige a importação do gás em alguns países. Esse ponto, além da baixa distribuição em postos, desfavorece o seu desenvolvimento como combustível veicular no Brasil, por exemplo.

PECULIARIDADES

Tido como uma das soluções para a crescente demanda por alternativas, o carvão pode ser utilizado para produzir diesel sintético. Na Alemanha, da década de 20 ao final da Segunda Guerra Mundial havia pouco petróleo disponível e, por conta disso, o país investiu neste material para obter combustível.

Na reação química do diesel sintético, o carbono é retirado do carvão e o hidrogênio da água, formando hidrocarboneto, que também é um composto químico do petróleo. Na indústria, o processo ficou conhecido como Fischer-Trospch (F-T), utilizado para sintetizar hidrocarbonetos a partir do carvão e outras fontes de carbono. Mesmo com os recentes e importantes avanços tecnológicos para sua utilização em veículos, o carvão exige extração, por isso, permanece na lista de recursos não renováveis, levantando dúvidas sobre sua sustentabilidade.

Outra fonte de combustível fóssil pode ser encontrada em rochas impregnadas de uma substância denominada querogênio, que vaporiza quando adequadamente aquecida. A partir disso, é possível obter o óleo de xisto, resultado da condensação do vapor gerado. Ao ser refinado, produz derivados de petróleo pesado, o que o torna interessante para o mercado, uma vez que estimados 345 bilhões de barris do material estão disponíveis na natureza, conforme mostram dados da IEA de 2013.

No entanto, algumas adversidades dificultam seu potencial de aplicação econômica, como difícil descarte de resíduos, necessidade de excessiva remoção de terra e de grandes quantidades de água na produção e baixa densidade energética – cerca de oito vezes inferior ao carvão, aumentando o custo de transporte.

Por último, a areia betuminosa, rica em hidrocarbonetos pesados, também é cotada como fonte energética alternativa, mas a necessidade de processamento especial e a baixa densidade energética também fazem com que seja pouco viável. É estimado que as reservas desse material somem 3 trilhões de barris, cuja metade está concentrada no Canadá. Conforme publicação do Laboratório de Química do Estado Sólido da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), espera-se que em 2020 o recurso represente 3% de toda a produção de petróleo bruto.

Ciclo biogeoquímico também é opção

Apesar de abundantes e relativamente fáceis de extrair, as fontes fósseis de energia não possuem reservas renováveis e sua profundidade de extração é cada vez maior, gerando um mercado frágil e com produtos cada vez mais caros. Em adição, as normas de emissão de poluentes ajudam a desmotivar o uso desses combustíveis, impulsionando a busca por soluções renováveis e mais limpas.

No Brasil, por exemplo, foi validada a resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) para a primeira fase de controle de emissão de poluentes e ruídos emitidos por máquinas fora de estrada. O Proconve/Mar-I (Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores para Máquinas Agrícolas e Rodoviárias), que passa a ter vigência em 1º de janeiro de 2015, equivale ao padrão de controle norte-americano de emissões Tier III e ao padrão europeu Stage IIIA.

Muitas pesquisas apontam para a utilização de fontes renováveis de energia, obtidas direta ou indiretamente da luz solar, via ciclo biogeoquímico. Nesse sentido, a biomassa vegetal se encaixa perfeitamente, pois já é possível elaborar um biodiesel derivado de óleos vegetais – como a mamona, o amendoim ou até mesmo de vegetais ricos em carboidratos, como a cana-de-açúcar, o milho e a beterraba. Outro derivado obtido dessa forma é o biogás, a partir da digestão anaeróbica da biomassa vegetal e, ainda, da biomassa animal, produzindo o gás metano.

Derivados desses processos, o biodiesel e o etanol podem ser utilizados em motores de combustão interna, mas requerem adaptações no sistema de injeção do veículo. Desde o lançamento do Programa Nacional de Biodiesel, por exemplo, o consumo de etanol tem se equiparado ao do petróleo, mas apenas em 2011 a produção do etanol passou a ser regulada e fiscalizada pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biodiesel (ANP). Segundo a entidade, somente no primeiro trimestre de 2013 a produção do etanol foi de 1,15 bilhão de litros, apontando para um crescimento de 6,7% na demanda do mesmo período do ano passado.

Outra promessa em fontes renováveis é o hidrogênio (H). O elemento é apontado como o mais abundante no universo, podendo ser utilizado de forma direta ou indireta como combustível. Além de ser uma fonte limpa e sustentável, o hidrogênio pode ser adquirido de diversas fontes, como a biomassa.