Mercúrio no Gás Natural

Devido ao crescimento da demanda por energia em nível global, o gás natural¹⁵ tem representado um importante e estratégico papel como combustível alternativo para a matriz energética do Brasil e do mundo. Além disso, o uso do gás como combustível veicular, também, tem aumentado consideravelmente. Alguns relatórios estimam que o crescimento do setor no mundo possa até superar os demais combustíveis fósseis, nas próximas duas décadas. As principais aplicações do gás natural acontecem na própria indústria petroquímica, no uso domiciliar, no setor de transportes e no setor de geração de energia elétrica (MOREIRA et al., 2007; ECONOMIDES e WOOD, 2009).

A crescente utilização do gás natural observada nas duas últimas décadas se deve, principalmente, à combinação das suas propriedades de desempenho, aliadas às questões de preço e garantia de reservas. Além disso, comparativamente a outros combustíveis como a gasolina e o diesel, o gás natural é menos emissor dos gases poluentes como os óxidos de enxofre (SOx), óxidos de nitrogênio (NOx) e gás carbônico (CO2) (WON et al., 2007). Colaborando com estes fatores, verificam-se descobertas de grandes campos produtores (KOH et al., 2012), haja vista o caso brasileiro do Pré-Sal, o que aumenta, consideravelmente, a oferta deste gás como um combustível alternativo (ECONOMIDES e WOOD, 2009; ANP¹⁶, 2012). O gráfico, apresentado na Figura 2.7-1, mostra a evolução das reservas brasileiras de gás natural no período de 1965 a 2009.

Contudo, o gás natural – desde os reservatórios até o destino de utilização - possui outros componentes que são nocivos ao ambiente como um todo. Um destes componentes é o mercúrio que pode estar presente em quantidades traço e se apresentar em variadas composições e estados de oxidação (WON et al., 2007), podendo provocar efeitos adversos graves em toda a biosfera (HARADA, 1995; BOENING, 2000).

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Gás natural: Segundo a Lei do Petróleo Brasileira n° 9.478/1997, o gás natural é todo hidrocarboneto que permaneça em estado gasoso, nas condições atmosféricas normais, extraído diretamente de reservatórios petrolíferos ou gaseíferos, incluindo gases úmidos, secos, residuais e gases raros.

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Figura 2.7-1. Reservas provadas¹⁷ de gás natural no Brasil 1965-2009. Fonte: Adaptado de ANP, 2012.

Os gases condensados não processados podem conter compostos de mercúrio em suspensão, sendo, a maioria, na forma de sulfeto mercúrico. Os compostos orgânicos de merúrio, também, podem estar presentes no gás natural, como, por exemplo, o dimetilmercúrio. Entretanto, a espécie dominante no gás, após a separação da água e do óleo, é o mercúrio elementar na sua forma gasosa, Hg⁰_(g) (WILHELM e BLOOM, 2000).

Entretanto, as concentrações de mercúrio no gás são, significativamente, variáveis em função do tempo de medição e da localização geográfica de cada poço. Como exemplo, foram medidos valores para a concentração de mercúrio no petróleo bruto e no gás natural e encontrados valores entre 0,01 ppb a 10 ppm (em peso) (WILHELM e BLOOM, 2000). Em outro relatório (RYZHOV, 2003), as magnitudes de variação foram de 10% a 80% do teor médio. Em outros trabalhos, verifica-se, em nível global, que as concentrações de mercúrio reportadas para o gás natural podem variar de 0,1 ng/L a 200 ng/L (LACERDA et al., 2007). Medições feitas na Korea apontaram valores de aproximadamente 1230 ng/L (WON et al., 2007). Segundo a literatura (LACERDA et al., 2007), observa-se que estas flutuações apresentam componentes regulares harmônicos que coincidem com as próprias oscilações da Terra e, também, com os ciclos da maré lunar. Acredita-se que a deformação mecânica, no interior da Terra, induzida pelo efeito das marés, ou campos sísmicos, pode alterar o equilíbrio entre a fase vapor e a fase adsorvida de Hg elementar nos sólidos ali presentes. Esta

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Reservas provadas de gás natural: são aquelas das quais, com base na análise de dados geológicos e de engenharia, estima-se recuperar o gás com elevado grau de certeza.

deformação pode, também, estimular um mecanismo oscilatório de sorção e transporte do mercúrio nos meios porosos dos reservatórios de gás, podendo, também, ser atribuída ao fenômeno de flutuação das medições das concentrações de Hg nos campos produtores.

As incertezas sobre as medições dos valores reais de Hg presentes nos poços produtores de gás representam uma dificuldade a mais para a sua captura. Pois, como o Hg tende a ser adsorvido sobre as paredes das tubulações dos poços e, por consequência, amalgamar-se com as mesmas, pode-se subestimar, ou até mesmo, negligenciar a sua presença.

Devido aos fenômenos de adsorção e amalgamação de Hg com as tubulações do sistema de produção e refino do gás, conforme descrito acima, estima-se que a maior parte do mercúrio presente no gás natural fica retida na planta petrolífera, ou gaseífera. Sendo assim, estima-se que as concentrações finais do mercúrio presentes no gás transportado e comercializado situam-se, em geral, de uma a duas ordens de grandeza menores do que aquelas medidas nos poços (LACERDA et al., 2007).

No processamento do gás natural, o mercúrio danifica os equipamentos e corrompe as tubulações dos trocadores de calor criogênicos, além de contaminar a água usada no processo. Esta contaminação dos sistemas de tratamento primário e a acumulação dos depósitos de lama tóxicos geram resíduos de difícil descarte. A deposição do mercúrio nos trocadores de calor fabricados com chapas de alumínio pode comprometer a sua integridade estrutural. Um dos mecanismos pelo qual isto pode ocorrer é denominado como “fragilização por metal líquido” (ou liquid metal embrittlement (LME)). Mesmo em baixas concentrações, o mercúrio presente no gás natural, sob condições bem definidas, pode levar à perda súbita da pressão de confinamento da estrutura. Este fenômeno tem sido responsável por vários casos de colapso das estruturas de alumínio usadas na indústria de processamento de gás nos últimos 30 anos. Um segundo mecanismo pelo qual o mercúrio pode atacar as estruturas de alumínio é a “corrosão do amálgama” (ou, amalgam corrosion (AMC)). Neste processo, é necessária a presença tanto do mercúrio, como da água para oxidar e degradar os equipamentos de alumínio.

Em ambos os fenômenos, a ruptura da estrutura propicia a liberação súbita de grandes quantidades de gás e/ou líquidos com resultados danosos. Também, os trabalhadores de manutenção na indústria do petróleo estão sujeitos à inalação do vapor de mercúrio e à absorção dérmica dos compostos de mercúrio orgânico (COADE e COLDHAM, 2006; WILHELM, 2009; ECKERSLEY, 2010).

Do exposto nesta seção, conclui-se que o gás natural, também, representa uma fonte importante de entrada de mercúrio para o meio-ambiente.