QUE FUTURO PARA OS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS? Deolinda Flores Departamento de Geologia da FCUP e Centro de Geologia da UP dflores@fc.up.

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1 QUE FUTURO PARA OS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS? Deolinda Flores Departamento de Geologia da FCUP e Centro de Geologia da UP dflores@fc.up.pt 1. Introdução Os combustíveis fósseis carvão, petróleo e gás natural - constituem a maior parte das fontes de energia primárias a nível mundial. Sendo a energia essencial ao bem-estar das pessoas e ao desenvolvimento da sociedade, tal como se conhece hoje e como se prevê para o futuro, produzir e utilizar energia de forma sustentável é vital para a humanidade. Todos os indicadores apontam para um crescimento significativo do consumo de energia eléctrica nos próximos anos. Segundo a Agência Internacional de Energia prevê-se até 2030 um crescimento da procura de energia eléctrica de 119% no sector residencial, 97% nos serviços e 86% na indústria. São vários os condicionalismos associados ao consumo e utilização da energia, a saber: a) Geopolíticos - pesam enormemente no sector da energia e na disponibilidade de recursos energéticos. A Europa em geral e Portugal em particular dependem das importações destes recursos, que estão quase exclusivamente associadas aos combustíveis fósseis; b) Ambientais - são fundamentais e, hoje em dia, a opção passa por privilegiar a produção sustentada da energia eléctrica a partir de energias limpas e fontes renováveis. Os combustíveis fósseis apresentam numerosos problemas ambientais ligados ao seu transporte, armazenamento e combustão. Porém, as novas tecnologias, apontam para sistemas industriais cada vez mais eficientes e mais rigorosos em termos ambientais; c) Geológicos - são preocupantes, pois todos os indicadores apontam para que daqui a cinquenta anos, quase não haverá petróleo nem gás ou que a sua extracção será muito cara, implicando preços incomportáveis. Em 2006 os combustíveis fósseis contribuíram com mais de 80% correspondendo a maior percentagem ao petróleo (34,4%) seguido carvão (26,0%) e, por último, o gás natural com 20,5% (IEA 2008). A energia nuclear correspondia a 6,5% e nas energias renováveis, os resíduos e os combustíveis renováveis representavam 10,1%, enquanto que as restantes hidroeléctrica, geotérmica, solar, marés e ondas correspondiam a 2,8% (IEA 2008). Os combustíveis fósseis, tal como todos os recursos naturais, são escassos e devem ser geridos de modo a consumir apenas as quantidades necessárias, procurando alternativas que reduzam a dependência de bens que podem não existir em quantidade suficiente no futuro. Uma gestão controlada dos combustíveis fósseis e consequentemente do consumo de energia, água e consumíveis traduzem-se na aposta de um desempenho eficiente e numa contínua redução de custos. 2. Combustíveis Fósseis: Passado e futuro 2.1 O carvão Até à segunda guerra mundial, o carvão era o combustível mais utilizado no mundo, tendo sido substituído pelo uso excessivo do petróleo determinando, assim, uma forte recessão como agente produtor de energia. A disponibilidade de grandes jazidas de carvão e a sua distribuição mundial e geopolítica conferem a este combustível um papel relevante. Porém, a sua utilização industrial tem limitações de natureza ambiental, que lhe são inerentes, e que o colocam numa posição desfavorável relativamente aos outros combustíveis fósseis. A combustão do carvão produz um conjunto de poluentes, quer primários quer secundários. Os poluentes primários incluem todos os gases resultantes da combustão do

2 carvão, tais como CO, SOx, NOx, partículas (cinzas volantes) e vários elementos traço. O CO2 é o verdadeiro poluente e responsável pelo aquecimento global da atmosfera ou seja o efeito de estufa. Os poluentes secundários são formados na atmosfera a partir de gases produzidos durante a combustão. Os poluentes secundários incluem os aerossóis, o NO2, O3, outros oxidantes fotoquímicos e vapores ácidos. Actualmente, as unidades industriais estão equipadas com sistemas de retenção de partículas, através de precipitadores electrostáticos, e de tratamento de efluentes gasosos para cumprir as exigências ambientais. Os métodos de remoção das cinzas volantes chegam a ter uma eficiência superior a 99%, de modo a que apenas 1% das cinzas volantes produzidas são emitidas para a atmosfera. Contudo, essas partículas apresentam dimensões reduzidas e por isso causam ainda preocupação. Quando a sua dimensão é inferior a 10µm são respiráveis pelo homem. Por esta razão, em 1987, a U.S. Environment Protection Agency elaborou o Clean Air Act para partículas ultra-finas menores ou iguais a 10µm a que, posteriormente, em 1996, adicionaram novos padrões para as partículas ultra-finas de dimensão igual ou inferior a 2,5µm. Por sua vez, vários são os métodos usados para o controlo de emissões de SO2 e de NOx (dessulfuração e desnitrificação, respectivamente). A remoção do dióxido de enxofre (SO2) dos gases dos sistemas de combustão é baseada no emprego de lavadores de gases com suspensões de calcário que remove o SO2. Basicamente, o processo consiste na injecção de uma solução de leite de calcário no circuito de fumos, num reactor (absorvedor) equipado com chuveiros apropriados para o efeito. O carbonato de cálcio reagirá com o enxofre presente nos gases, fixando cerca de 90% do total de SO2, originando o gesso, material este que pode ser utilizado na produção de cimento ou como material de construção. O método mais usado na desnitrificação é o da redução catalítica selectiva. O princípio básico deste processo é a redução dos óxidos de azoto (NOx) para azoto (N2) e água (H2O), pela reacção do NOx e da amónia (NH3), na forma aquosa, num leito catalisador. A Redução Catalítica Selectiva é realizada através da injecção de amónia a montante do reactor com catalisador. A injecção efectua-se através de um sistema de injectores, que obtém uma mistura homogénea com os gases. Após esta injecção, os gases passam pelo reactor que contém o catalisador. Com esta tecnologia, obtém-se uma redução de mais de 37% relativamente às emissões actuais. As cinzas produzidas nas unidades indústrias de combustão são utilizadas como subproduto. A principal utilização das cinzas volantes é como componente na produção de cimento e de betão. O uso das cinzas volantes no betão reduz o teor de água requerido, melhora a resistência e o manuseamento, diminui a permeabilidade e pode diminuir a densidade global. As cinzas volantes podem, ainda, ser utilizadas em pavimentos de estradas, pó de fundição e tijolos refractários. As cinzas de fundo podem, também, ser utilizadas como agregados para a manufactura de blocos. Uma vez que o carvão não apresenta, a curto e médio prazo, grandes problemas de aprovisionamento, o futuro do carvão depende largamente do desenvolvimento de técnicas que permitam facilitar a sua utilização e reduzir o seu impacto ambiental em termos de emissões poluentes com a implementação de tecnologias de combustão mais limpa e eficiente e a captura e sequestração do CO Os hidrocarbonetos líquidos e gasosos As vantagens do petróleo explicam largamente a sua rápida penetração nas economias ocidentais logo a seguir ao pós-guerra. As suas propriedades deram um grande impulso aos transportes rodoviários, que deles dependem 99%. Apesar das várias crises petrolíferas vividas, o petróleo continua a ser um componente essencial em qualquer economia, sobretudo no sector dos transportes. Sabendo que mais de 70% das reservas mundiais do petróleo estão nos países membros da OPEP, o enquadramento geopolítico em que se encontram estas reservas e a ausência de medidas específicas para um menor recurso ao sector petrolífero, nomeadamente nos transportes, irá conduzir a um aumento da dependência do petróleo no futuro. Deste

3 modo, é indispensável o controlo do consumo com a substituição deste combustível por fontes alternativas de energia. O gás natural tornou-se um vector energético de largo espectro, de fácil utilização, graças à sua distribuição em rede, penetra actualmente em todos os sectores de energia, sejam eles a electricidade, a produção de energia térmica ou, até mesmo, os transportes. As reservas mundiais de gás são abundantes e relativamente melhor repartidas que o petróleo, mas estão concentradas em duas regiões, CEI (Comunidade dos Estados Independentes) e Médio Oriente, nas quais a produção de gás deverá aumentar consideravelmente durante os próximos anos. O gás natural é, sem dúvida, o combustível fóssil mais limpo. A sua combustão não emite dióxido de enxofre (SO2) nem partículas, sendo as emissões de monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos reactivos, óxido de azoto (NOx) e dióxido de carbono menores comparativamente com os outros combustíveis fósseis (cerca de metade em comparação com o carvão). 3. Combustíveis fósseis: alterações climáticas, desenvolvimento sustentável e qualidade do ar As alterações climáticas antropogénicas são já inevitáveis no século XXI, têm uma probabilidade elevada de se agravarem e terão impactos, na maior parte negativos, sobre vários sistemas naturais e sociais. A maior dificuldade na mitigação das alterações climáticas está associada ao facto dos combustíveis fósseis constituírem a maior parte das fontes primárias de energia. Outra dificuldade é a enorme disparidade de acesso do consumo de energia per capita entre os países desenvolvidos e os países em desenvolvimento. Nos países desenvolvidos persiste o paradigma de um consumo elevado de energia, com tendência para aumentar e com um valor médio anual cerca de 10 vezes superior à média no consumo de energia dos países em desenvolvimento (Santos & Miranda 2006). O grande desafio para a mitigação passa por: diminuir o consumo, a nível mundial, dos combustíveis fósseis através da poupança de energia; utilizar a energia primária de modo mais eficiente; desenvolver as energias renováveis; incrementar novas tecnologias de produção de energia; e, recorrer a processos de captura do CO2 produzido por combustão e sua sequestração em reservatórios geológicos. O cumprimento dos compromissos de redução das emissões de gases com efeito de estufa (GEE) estabelecidos no protocolo de Quioto não permitem estabilizar a concentração atmosférica de gases. A redução das emissões é cerca de 5% em 2012 relativamente ao ano base de 1990, admitindo que as metas estabelecidas são cumpridas. A União Europeia tem demonstrado o seu empenho na redução de emissões de 15% a 30% até 2020 e de 60% a 80% até 2050 relativamente a 1990 (Santos & Miranda 2006). As Estratégias de Desenvolvimento Sustentável constituem referenciais das diversas políticas, não só devido à sua visão de longo prazo, mas também porque corporizam visões globais de desenvolvimento, possuindo quatro áreas prioritárias: (i) combate às alterações climáticas; (ii) gestão de recursos naturais; (iii) limitação de riscos para a saúde pública; e, (iv) transportes sustentáveis. Por sua vez, o controlo da poluição atmosférica, passa pelo estabelecimento de um quadro normativo relativo às emissões atmosféricas e à concentração de poluentes no ar, bem como pelo estabelecimento de medidas para assegurar que os níveis dos poluentes não ultrapassem as normas de qualidade do ar. 4. Energia até 2050: Cenários para um futuro sustentável A formulação de cenários integrados é uma importante ferramenta para o planeamento de uma política energética sustentável. A geração de cenários contribui para estimar como um futuro incerto pode reagir e ser influenciado pelas decisões tomadas hoje. A sua construção é baseada em narrativas do desenvolvimento socioeconómico futuro que

4 incluem de forma coerente os factores demográficos, sociais, económicos, tecnológicos e ambientais (IEA 2003). O WETO-H2 (2006) elaborou uma projecção de referência do sistema energético europeu e dois cenários alternativos, um de limitação das emissões de CO2 e um outro baseado no hidrogénio. Estes cenários foram utilizados para estudar as opções políticas, tecnológicas e climáticas para os próximos cinquenta anos. Todas as projecções até 2050 foram feitas utilizando um modelo de simulação do sector energético mundial (European Commission 1996) que descreve o desenvolvimento dos sistemas energéticos nacionais e regionais e as suas interacções nos mercados energéticos internacionais, no contexto de recursos energéticos limitados e das políticas climáticas. As perspectivas da evolução do sistema energético europeu na projecção de referência até 2050 são as seguintes: O consumo primário total de energia na Europa aumenta ligeiramente, passando de 1,9 para 2,6Gtep 1 /ano em Até 2020, o leque dos combustíveis primários mantêm estáveis, com excepção do gás natural que apresenta um aumento considerável. Após essa data, torna-se mais rápido e desenvolvimento das fontes de energia renováveis e assiste-se à retoma da energia nuclear. Em 2050 as fontes de energia não fósseis, energias nucleares e renováveis, permitem satisfazer 40% do consumo primário de energia, superior aos actuais 20%; Esta combinação de políticas climáticas e de novas tendências na oferta de electricidade, as emissões de CO2 mantêm-se praticamente estáveis até 2030 e diminuem até 2050, sendo nessa altura inferiores às actuais em 10%; Políticas climáticas exigentes levarão a que em 2050, 70% da produção de electricidade não produz CO2; as fontes renováveis e a energia nuclear fornecem 60% da produção total de electricidade e um quarto da electricidade térmica é produzida em instalações equipadas com sistemas de captura e armazenamento de CO2. O hidrogénio desenvolve-se a partir de 2030 e em 2050 fornece o equivalente a 10% do consumo final de electricidade. No cenário do sistema energético sujeito a limitação das emissões em CO2 explora os efeitos de políticas de redução das emissões com o objectivo de estabilizar a longo prazo a concentração de CO2 na atmosfera a 500ppmv (partes por milhão por volume) até Neste cenário, as emissões em 2050 são reduzidas a metade em relação ao ano de referência de 1990; diminuem em média 10% em cada dez anos. Na Europa, o consumo total de energia permanece praticamente estável até 2030, mas aumenta seguidamente. Em 2050, as fontes renováveis permitem satisfazer 22% da procura de energia na Europa e as fontes nucleares 30%, fazendo diminuir o consumo dos combustíveis fósseis para menos de 50%. Nesta altura metade do parque imobiliário é composto por edifícios de baixo consumo energético e um quarto é composto por edifícios de muito baixo consumo energético. Mais de metade dos veículos produzem baixas e muitas baixas emissões (por exemplo, veículos eléctricos alimentados a H). Por sua vez, a Agência Internacional de Energia (IEA 2006) definiu dois cenários alternativos: o Cenário de Referência Global que mantêm as políticas actuais de procura dos combustíveis fósseis e os fluxos comerciais, bem como as emissões de gases que contribuem para o efeito de estufa; e, o Cenário de Políticas Alternativas que inclui um conjunto de políticas e medidas governamentais a implementar para uma redução significativa das emissões de GEE. No Cenário de Referência Global estima-se que até 2030 a procura mundial de energia primária cresça ligeiramente acima de metade do valor actual, o que corresponde a um crescimento anual de 1,6%. O petróleo passa a ter menos peso no conjunto global de combustíveis, embora mantenha a sua liderança até Se não for controlada, a procura crescente de petróleo e de gás, levará a uma maior vulnerabilidade dos países 1 tep - tonelada equivalente de petróleo é uma unidade de energia definida como o calor liberado na combustão de uma tonelada de petróleo, aproximadamente 42gigajoules.

5 consumidores no caso de uma grave crise na oferta com o consequente choque de preços destes combustíveis. Neste cenário, prevê-se, ainda, um crescimento de 55% das emissões de CO2 relacionadas com a energia, isto é, um crescimento de 1,7% por ano. No Cenário de Políticas Alternativas, a procura mundial de energia primária em 2030 será cerca de 10% inferior à procura do Cenário de Referência um valor aproximado ao consumo total actual da China. Em contraste com o Cenário de Referência, as importações de petróleo da OCDE param de crescer por volta de 2015, entrando depois em declínio. Em 2015 as emissões de dióxido de carbono ligadas à produção de energia diminuem 1,7 Gt, ou seja 5%, e em 2030, diminuem 6,3 Gt ou seja, descem 16% em comparação com o Cenário de Referência. Nos dois Cenários, os combustíveis fósseis continuarão a ser a principal fonte mundial de energia até O mercado energético em Portugal Portugal é um país com escassos recursos energéticos próprios (recurso endógenos), nomeadamente, aqueles que asseguram a generalidade das necessidades energéticas da maioria dos países desenvolvidos (como o petróleo, o carvão e o gás). Tal situação de escassez conduz a uma elevada dependência energética do exterior (82,9% em 2007, DGEG), nomeadamente das importações de fontes primárias - combustíveis fósseis. Portugal está, assim, perante uma reduzida diversificação da oferta energética primária, aliada à escassez de recursos próprios, que conduz a uma maior vulnerabilidade do sistema energético às flutuações dos preços internacionais, nomeadamente do preço do petróleo. O petróleo mantém um papel essencial na estrutura de abastecimento, representando 54,0% do consumo total de energia primária em 2007, contra 55,2% em 2006 (DGEG). O gás natural contribuiu, no último decénio, para diversificar a estrutura da oferta de energia e reduzir a dependência em relação ao petróleo. Manifestou uma evolução positiva no vector energético, representando este combustível, em 2007, 15,0% do total do consumo em energia primária. O consumo de carvão, representou em 2007 cerca de 11,3% do total do consumo de energia primária. Prevê-se uma redução progressiva do peso do carvão na produção de electricidade, devido ao seu impacto nas emissões de CO2. Em 2007, o peso do consumo dos principais sectores de actividade económica relativamente ao consumo final de energia (DGEG), foi de 29,2% na Indústria, 36,4% nos Transportes, 17,1% no Doméstico, 12,2% nos Serviços e 5,1% nos outros sectores (onde se inclui a Agricultura, Pescas, Construção e Obras Públicas), sendo o consumo de energia final per capita de 1,76 tep/habitante. O cenário energético nacional actual é caracterizado por uma forte dependência dos combustíveis fósseis exógenos e com um sistema energético fortemente dependente de fontes primárias de combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás natural). Assim, as linhas estratégicas para o sector da energia estão direccionadas para uma redução desta dependência e um aumento da eficiência energética e da redução das emissões de CO2. A Estratégia Nacional para a Energia (Resolução do Conselho de Ministros N.º 169/2005 de ) define as grandes linhas de orientação política e medidas de maior relevância para a área da energia, tendo como principais objectivos, a saber: (i) garantir a segurança do abastecimento de energia, através da diversificação dos recursos primários e dos serviços energéticos e da promoção da eficiência energética; (ii) estimular e favorecer a concorrência, por forma a promover a defesa dos consumidores, bem como a competitividade e a eficiência das empresas; e, (iii) garantir a adequação ambiental de todo o processo energético, reduzindo os impactes ambientais às escalas local, regional e global. As políticas e medidas nacionais elaboradas com o principal objectivo de Portugal cumprir o Protocolo de Quioto estão contidas no Plano Nacional para as Alterações Climáticas (PNAC 2004) que tem vindo a ser revisto (PNAC 2006), incluindo algumas metas sectoriais para 2010.

6 Por sua vez, o Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissões de CO2 (PNALE 2004) definiu a quantidade total de licenças de emissão a atribuir às instalações que emitem GEE, assumindo o cenário de referência do PNAC, revisto de acordo com a incorporação de informação mais recente das instalações (valor máximo da média dos dois anos de maiores emissões dos triénios ou ) e das projecções de evolução do sistema electroprodutor. Este plano foi posteriormente reformulado para o quinquénio (PNALE ). 6. Questões-chave para um futuro energético sustentável O mundo enfrenta, actualmente, uma dupla ameaça no sector da energia: a inexistência de uma oferta segura e adequada de energia a preços acessíveis; e, os danos infligidos ao ambiente pelo excessivo consumo de energia. Uma estratégia integrada das políticas energética e ambiental deverá encontrar um ponto de equilíbrio entre a viabilidade técnico-económica e as condicionantes ambientais, tendo em consideração a relação custo-eficácia e o desenvolvimento social e económico na promoção de um desenvolvimento sustentável, não perdendo de vista a segurança do abastecimento e a sua competitividade. Muitas são as considerações e atitudes que podem ser aventadas e de implementação urgente para um futuro energético sustentável, a saber: Energias fósseis mais limpas. A integração de tecnologias limpas do carvão nos processos de planeamento de novas centrais eléctricas assim como o reequipamento das centrais que utilizam o carvão para a produção de electricidade, nomeadamente apetrechar as centrais termoeléctricas com sistemas de dessulfuração de gases. Captura e sequestração do carbono. Desenvolvimento de tecnologia que permita a captura e armazenagem de CO2 produzido nas centrais eléctricas. Promoção de redes de investigação e desenvolvimento. Facilitar a troca de informações sobre as novas tecnologias energéticas e as boas práticas existentes. Oferecer oportunidades para que o sector industrial participe e coopere nos programas de investigação e desenvolvimento. Energias renováveis. Promoção do desenvolvimento de programas de I&D de cooperação internacional fomentando o contínuo melhoramento e comercialização das energias renováveis. Eficiência energética dos edifícios, aparelhos domésticos, transportes e indústria. Motivar para as boas práticas de utilização da energia. Promover e potenciar o melhoramento da eficiência energética. Referências Bibliográficas DGEG, Direcção Geral de Energia e Geologia, European Commission, POLES 2.2. European Commission, DGXII, JOULE II Programme, Science Research Development, Ref. EUR European Commission, World Energy Technology Outlook WETO H2, Ref. EUR IEA, International Energy Agency, Energy to Scenarios for a sustainable futuro, IEA, International Energy Agency, Key World Energy Statistics, IEA, International Energy Agency, World Energy Outlook, Plano Nacional de atribuição de Licenças de Emissão de CO2 (PNALE I), Resolução do Conselho de Ministros nº 53/2005. Plano Nacional de atribuição de Licenças de Emissão de CO2 (PNALE II). Plano Nacional para as Alterações Climáticas - PNAC 2004, Resolução de Conselho de Ministros nº 119/2004. Plano Nacional para as Alterações Climáticas - PNAC 2006, Resolução de Conselho de Ministros nº 104/2006. Santos, F. D. & Miranda, P. (Eds), Alterações Climáticas em Portugal. Cenários, Impactos e Medidas de Adaptação. Projecto SIAM II. 505pp, Gradiva. Lisboa.