Recursos Energéticos e Meio Ambiente. Professor Sandro Donnini Mancini. 9 - Petróleo. Sorocaba, Março de 2015
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- Teresa Caetano Filipe
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1 Campus Experimental de Sorocaba Recursos Energéticos e Meio Ambiente Professor Sandro Donnini Mancini 9 - Petróleo Sorocaba, Março de 2015 PETRÓLEO Componente básico de mais de produtos, utilizado desde a.c., basicamente como impermeabilizante e vedante. Utilização inicial obtenção do querosene para iluminação, substituindo o óleo de baleia. Matéria orgânica, animal e vegetal, há milhões de anos, foi depositada no fundo de antigos mares e lagos bacias sedimentares. Sobre essa camada foram naturalmente dispostas várias camadas de matéria orgânica e inorgânicas, gerando pressão e calor suficiente para decompor essa matéria orgânica em moléculas menores e de consistência viscosa petróleo. Assim, demandam-se estudos para verificação da existência de jazidas (grandes depósitos) e viabilidade comercial de sua exploração. EUA - 1 a perfuração de poço com fins comerciais
2 Terminologia Jazida depósito natural Reserva quantidade de recursos Comprovadas - conhecidas e exploráveis com tecnologia e custos atuais. Indicadas conhecidas mas que necessitam melhoramento tecnológico para se tornar exploráveis. Inferidas estimadas a partir de jazidas sabidamente existentes Brasil 1939 encontrado petróleo na Bahia 1953 Campanha O Petróleo é Nosso governo GV Criação da Petrobrás (monopólio) Início da exploração marítima (SE) cara e abandonada 1973 Crise do Petróleo U$ 2* para U$ 10*/barril**, tornando exploração marítima compensatória 1979 Nova crise U$ 40*/barril Lucro de U$ 640 milhões 1997 Criação da Agência Nacional do Petróleo (ANP) para a Regulação, contratação e fiscalização das atividades econômicas da indústria do petróleo - Fim do Monopólio Leilão de áreas para exploração não teve muito sucesso * Valores nominais; **cada barril tem 159 L 2
3 2003 Preço nominal de US$ Nova crise internacional ; US$ 55/barril 2006 Auto-suficiência anunciada Consumo: barris/ano, Reservas: 11, barris 2007 Descoberta do poço Tupi (pré-sal), com 5-8 bilhões de barris, a até 7 km de profundidade. Empresa ainda detém 98% da produção, refino, importação e transporte de petróleo 2008 Anúncio de reservas de até 33 bilhões de barris Lucro da Petrobrás: US$ 34 bilhões US$ 127,00/barril ; 2010: US$ 80,00/barril 2012 Lucro da Petrobrás: R$ 21,2 bilhões (o menor desde 2004) Preço do barril: ~ US$ 124 (fevereiro ainda reflexo da crise dos países árabes) 2014 Preço do barril: ~ US$ 108 ( março) / Lucro 2013: US$ 23,6 bi 2015 Crise da empresa: associada à corrupção Resultado 2014: não divulgado; Preço do Barril: US$55 Disponível em com.br/folha/especial/ 2003/petrobras50anos/ fj shtml. Acesso em 03 mai
4 Petrobrás (2008): Governo federal tem 55% das ações com voto Reservas: 11,2 bilhões de barris (2 bilhões em Campos) Produção de 2 milhões de barris/dia Capacidade de refinar 2 milhões de barris/dia 16 refinarias 63 sondas de perfuração (43 marítimas) poços em operação (~750 no mar). 112 plataformas de produção 78 fixas (até 180m) e 34 flutuantes (>180m) 189 navios km de dutos ~6.000 postos combustíveis Presente em 27 países (principalmente Argentina e Venezuela) Dados técnicos de Fonte: Reservas do Pré-sal ia,veja-a-historia-e-os-numeros-dapetrobras,405587,0.htm 4
5 Reservas Mundiais ~ 1 trilhão de barris Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) Angola, Argélia, Líbia, Nigéria, Venezuela, Equador, Indonésia, Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos, Irã, Iraque, Kwait e Qatar 78% das reservas, 40% da produção, 60% das exportações Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente. Trad. F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson, ,1 Mtep Renovável: 12,4% Não Renovável: 87,6% ,4 Mtep Renovável: 13,5% Não-Renovável: 86,5% Energia no Mundo por recurso energético df df Peat = turfa Oil shale = xisto betuminoso 5
6 2013 Produção diária do mundo ~ 87 milhões de barris/dia da Opep ~ 37 milhões de barris/dia (~42%) EUA (2013) - ~20% do consumo mundial 16, barris/dia 2 o maior produtor (~10 milhões de barris/dia) 1 o importador (~40% do consumo; 6,7 milhões de barris/dia) ArábiaSaudita maior produtor: 11,5 milhões de barris/dia Brasi: 2,1 milhões de barris/dia
7 Renovável Não-Renovável Fonte Mundo, 2012 Brasil, 2013 Petróleo 31,4 39,3 Gás 21,3 12,8 Carvão Mineral 29,0 5,6 Nuclear 4,8 1,3 Total 86,5 59,0 Hidráulica 2,4 12,5 Outras Renováveis (eólica, solar, biodiesel, 1,1 4,2 outras biomassas etc.) Biocombustíveis & resíduos 10,0 24,4* Total 13,5 41,0 Total Quantidade de Energia Ofertada (10 6 tep) * Derivados da cana: 16,1% / Lenha e carvão vegetal: 8,3% Brasil = 2,2 % da energia mundial df +Ingl%C3%AAs+%28PDF%29/0121c bb9-8a ad4?version=1.1 BRASIL Fonte: Balanço Energético Nacional 2013 Disponível em 7
8 BRASIL Fonte: Balanço Energético Nacional 2013 Disponível em Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia - 8
9 Brasil: Consumo Final Por Fonte Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia - Consumo Final por Fonte em % Outras Fontes Secundárias de Petróleo: Gás de refinaria, coque de petróleo etc. Produtos Não energéticos de petróleo: Nafta, graxas, lubrificantes, asfalto, solventes etc. Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia - 9
10 Onde achar petróleo? Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente. Trad. F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson, 2003 Bio Revista Brasileira de Saneamento e Meio Ambiente Ano XIX n. 58 jan/mar 2011, p.31 Exploração de Petróleo Obtém-se Petróleo, Gás Natural e Água, separados por densidade Oleodutos e/ou navios petroleiros levam o óleo para refinarias Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente. Trad. F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson,
11 Refino bandejas Bandeja produzida na Jaraguá - Sorocaba 11
12 Na verdade, ocorrem duas destilações, com ajuda de vapor d água: Destilação atmosférica Topo GLP Bandejas - Gasolina, querosenes, diesel, nafta, solventes Fundo - hidrocarbonetos mais pesados Destilação à vácuo vão para a destilação à vácuo. Bandejas - Óleo diesel e óleo combustível Fundo - Óleo combustível pesado ou cimento asfáltico Todos os produtos obtidos precisam passar por tratamento(s) adicional(is), para melhorar a qualidade como reforma catalítica e hidrodessulfuração. Temperaturas típicas e derivados do petróleo normalmente destilados: > 360 o C : óleo combustível (+ de 70 átomos de carbono); 250 o C 350 o C : diesel 35% do destilado brasileiro Entre C 12 -C 22 - O diesel típico é C 15 H o C 325 o C : querosene C o C Nafta (alcanos): C 5-9 Petroquímica o C Gasolina ( alcanos e cicloalcanos): C 5-12 Melhor C 8 < 40 o C Gás Liquefeito de Petróleo (botijão): C 3 -C 4 OBS: o número de carbonos de cada produto e suas temperaturas de obtenção podem variar em cada refinaria, de acordo com o processo, com o petróleo etc. 12
13 Outras etapas comuns: Craqueamento Térmico ou Catalítico Moléculas relativamente grandes (C>14) são quebradas para a produção de mais gasolina ou coque. Sobram alcanos e alcenos (óleos mais leves). Catalisadores: alumina, sílica, bentanina ou platina. Alquilação Moléculas pequenas de alcanos e alcenos, oriundas do craqueamento, são juntadas para a obtenção de mais gasolina. Hidrodessulfuração Reação da gasolina e diesel com altas quantidade de H 2 a 350 o C e atm, obtém-se H 2 S 13
14 Disponível em lha/especial/2003/petrobras50 anos/fj shtml. Acesso 03 mai PETRÓLEO BRASILEIRO Formação geológica recente petróleo pesado, baixo valor; Pequena fração de hidrocarbonetos leves; Refino direcionado à produção de diesel; Possui pouco lubrificante. 14
15 Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia - Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia
16 Fonte: Balanço Energético Nacional Ministério das Minas e Energia 8,0% 8,0% 21,5% % 40,0% 6,5% PETRÓLEO (2013) Disel: 42,3% Gasolina: 21,2% GLP: 7,2% Nafta: 5,6% Óleo Combustível: 3,6% Querosene: 3,5% Outras Fontes Energéticas: 9,9% Outras Fontes Não-Energéticas: 6,8% 16
17 Fonte: Balanço Energético Nacional Disponível em Fonte: Balanço Energético Nacional Disponível em 17
18 Fonte: Balanço Energético Nacional Disponível em NAFTA: Líquido incolor e volátil, trata-se de uma mistura de hidrocarbonetos com 6-10 átomos de carbono. Destilação e/ou craqueamento Brasil 4 pólos petroquímicos MAUÁ SP CAMAÇARI - BA TRIUNFO RS DUQUE DE CAIXAS RJ (2005) Produção de mais de toneladadas de: eteno, propeno, butadieno, xilenos, toluenos e benzenos 18
19 Principais Impactos Ambientais da Indústria do Petróleo Na extração Estudo geológico; Perfuração; Construção e manutenção de estruturas de apoio (continente e mar) Possibilidade de acidentes; Tratamento e devolução da água separada (metais pesados); Energia gasta. Principais Impactos Ambientais da Indústria do Petróleo No Transporte Construção e manutenção de rede de dutos; Carga e descarga de dutos e navios tanque; Energia gasta; Água de lastro; Utilizada para dar estabilidade (até 100 milhões de litros de água/navio) a grandes navios em viagens sem carga, podendo conter espécies invasoras (até 7 mil espécies/navio), transmissores de doenças. Cerca de 5 trilhões de litros de água de lastro são trocados anualmente no mundo. No Brasil, troca de lastro só é permitida a 370 km da costa em águas com mais de 200m de profundidade. Transporte marítimo: 5% do comércio mundial; U$ 400 bilhões/ano só em frete; 6 bilhões de t ao ano viajando 7 milhões de km Mexilhão Dourado molusco de rios da China Argentina, 1998 RS, 2000-MS. 19
20 Possibilidade de acidentes (derramamento). Derramamento de petróleo Além do espalhamento (1 t 112 km2), óleo sofre evaporação dos voláteis (25%), emulsificação, dissolução, decantação, oxidação, decomposição por UV, mistura com areia (ondas) e degradação biológica. * Estima-se que 96% do lançamento ocorre por vazamento no porto, no transporte ou pela lavagem de tanques e descarga de água utilizada como lastro. * 4% do lançamento se dá por acidentes. Acidentes Históricos Mundiais Poço de Campeche, México, 1979 vazamento de 500 milhões de litros; Exxon Valdez, Alasca, milhões de litros 2590 km de praias Morte de 580 mil pássaros e 6 mil outros animais Iraque, 1991 petróleo no mar (630 milhões de litros?) Solo (bilhões de litros no deserto)? Queimado (3 milhões de barris/dia)? Prestige, Espanha, milhões de litros 1100 km de praias, morte de 20 mil aves. Até 2015, fim dos navios de casco simples. 20
21 Golfo do México, EUA, 2010 válvula com defeito causou sobrepressão nas tubulações em 20/4 e poço a 5,5 km de profundidade começou a vazar. Golfo do México, EUA, 2010 (cont.): 11 funcionários da British Petroleum morreram; 4 milhões de barris vazaram em 87 dias (46 mil barris/dia); ~ 640 milhões de litros em cerca de km 2 (~ PR); Cúpula tampou o buraco em 15/7; Cimento selou o poço em 18/9. leilacordeiro.blogspot.com 21
22 Acidentes Históricos Nacionais Rio Iguaçu (PR), milhões de litros S.Sebastião (SP) ~ 150 vazamentos nos últimos 30 anos P-36, 2001 (RJ) Plataforma flutuante afundou pois válvula defeituosa levou água, óleo e gás a um tanque inoperante. A pressurização no tanque causou a explosão, atingindo uma das colunas de sustentação da plataforma. 11 funcionários da Petrobrás morreram. diariodopresal.wordpress.com Poço da Chevron, 2011 (RJ) mancha de 162 km 2, a 120 km do litoral, 140 mil litros. Pré-sal, 2012 (SP) tubulação que liga poço à superfície 25,5 mil litros, a 250 km do litoral. 22
23 Tramandaí, 2014 (RS) 4 mil litros, a 6 km do litoral, durante descarregamento de navio. Aracruz, 2015 (ES) Vazamento de gás e posterior explosão mata 9 trabalhadores em navio-plataforma alugado para a Petrobrás a 120 km da costa. Procedimentos em acidentes: Contenção (redes com material impermeáveal ao óleo); Bombeamento de água e óleo misturados; Captura e tratamento de animais de médio e grande porte; Remediação química; Biorremediação produção de biossurfactantes. Efeitos na vida aquática atingida: Óleo é menos denso - camada dificulta entrada de sol e gases; Nos animais marinhos pode provocar: película que dificulta trocas gasosas, intoxicação, alteração do comportamento (efeito narcótico) e ateração do sabor; Nas plantas causa obstrução dos estômatos( fotossíntese). 23
24 Principais Impactos Ambientais da Indústria do Petróleo No Refino Construção do empreendimento; Resíduos Sólidos (aterro); Efluentes líquidos (ETE) e gasosos; Possibilidade de acidentes; Energia gasta. Na armazenagem Construção de tanques; Corrosão; Acidentes (vazamentos, raios, incêndios). Santos, 2015 tanques de etanol e gasolina pegam fogo por dias... Distribuição e transporte de derivados (dutos, navios e caminhões) Perigo de acidentes Construção (dutos); Energia Gasta (combustível). Consumo dos derivados Perigo de acidentes; Impermeabilização do solo (cimento asfáltico); Disposição final (óleo lubrificante); Combustão completa e incompleta; Gases de exaustão quentes. HC + O 2 CO 2 + H 2 O + energia HC menores, CO, C, NOx, SOx Atendimento às legislações, sendo algumas: CONAMA 315/2002 (novas metas do Proconve) e 301/2003; ANP (309/01, 310/01, 104/02, 32/2007) 24
25 Na gasolina, o melhor hidrocarboneto para a explosão é o octano (C 8 H 18 ) não explode fora de hora. Mas gasolina tem vários tipos de hidrocarbonetos, que não tem a mesma propriedade. Antidetonantes (aditivos para auxiliar o combustível a suportar grandes pressões antes da faísca) Inicialmente, à base de chumbo Chumbo tetraetila Pb (C 2 H 5 ) 4 desenvolvido nos anos 20 Causa poeira metálica proibido no Brasil desde EUA e Europa - a partir dos anos 70 utilizou-se o MTBE (C 5 H 12 O) Metil-terc-butila-éter. Brasil desde 1986 etanol em grandes quantidades na gasolina. (20-25%) FEV 2015: 27% Tendência substituição do MTBE por Etanol (max 10%!!) Diesel metropolitano 500 ppm de enxofre interior 1800 ppm de enxofre (fim em 2014) Meta brasileira para 2009! : 50 ppm, atingida em 2012 Europa: 10ppm (2013 no Brasil) PROCONVE 7 SOx - podem envenenar catalisadores do conversor catalítico típicos de motores ciclo Otto. Muito do material particulado está associado a sulfatos. Diesel com menos enxofre permite sistema anti-poluição 25
26 _SB8K8xLLM9MSSzPy8xBz9CP0os3gjf09TAxcjT19_P19DA09LFx9zdyOTME9jQ_2CbEdFA FXz3Cg!/?PC_7_2OI50D2IMONM10I9DL7G24VIB _WCM_CONTEXT=/wps/wcm/c onnect/portal+de+conteudo/produtos/automotivos/oleo+diesel/solucao+integrada EGR regeneração de gases de escape NOx é formado com mais facilidade em altas temperaturas. Gases de escape são devolvidos à câmara de combustão após resfriamento. A mistura ar / gases de escape (até 30%) em temperatura menor dificulta formação de NOx. SCR conversão catalítica seletiva solução de uréia/água é pulverizada nos gases de escape, formando amônia, que reage com NO x formando N 2 e água. Arla 32 (32,5% de uréia de alta pureza) Nos dois casos, há posteriormente o conversor catalítico de oxidação. 26
27 Termelétricas Mundo (2012) 78,8% da eletricidade veio de termelétricas (40,4% do carvão mineral, 22,5% do gás natural, 10,9% do urânio e 5% de derivados do petróleo. Brasil (2013) dos 610 TWh de eletricidade produzida 28,3% vieram de termelétricas Atlas da ANEEL novembro de 2008: Brasil (2007) dos 102 GW de potência instalada, 26,14% provém de termelétricas; 626 termelétricas abastecidas a diesel, óleo combustível, ultra-viscoso e gás de refinaria Em 2007 termelétricas a base de derivados de petróleo produziram 13,7 TWh (2,8% do total produzido) 27
28 ANEEL Agência Nacional de Energia Elétria, 06/04/ O Brasil possui empreendimentos em operação, totalizando 143,5 GW de potência instalada. ANEEL Agência Nacional de Energia Elétria, 24/02/ O Brasil possui empreendimentos em operação, totalizando 134,7 GW de potência instalada. 28
29 2013 IMPORTAÇÕES 39,9 TWh // OFERTA: 609,9 TWh // CONSUMO: 516,3 TWh Brasil (2013) 28,3% da oferta de energia brasileira vem de termelétricas. Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 Disponível em IMPORTAÇÕES: 40,2 TWh OFERTA: 592,8 TWh CONSUMO: 498,4 TWh Brasil (2012) 22,3% da oferta de energia brasileira vem de termelétricas. Fonte: Balanço Energético Nacional 2013 Disponível em 29
30 Atlas da ANEEL 3ª. Ed. Brasília, 2008 Disponível em Geração de CO 2 na cadeia produtiva do petróleo: Consumo: 91,7% Refino: 5% Transporte até as refinarias: 2,3% Transporte dos derivados: 1% 30
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