Novas Fontes de CO2 Industrial

Em meio a tamanhas incertezas e instabilidades nos diversos mercados fornecedores de CO2, há a necessidade de diversificação das fontes tanto pela indústria de gases como por seus clientes que também sofreram com crise do CO2.

3.4.1 Captura de CO2 da atmosfera

A primeira fábrica do mundo capaz de colher dióxido de carbono (CO2) diretamente da atmosfera para depois vendê-lo fica na Suíça. A ClimeWorks é a startup suíça dona da

41 patente da tecnologia chamada “captura direta do ar”. Atualmente, a empresa já é capaz de atender indivíduos com o viés de reduzir as emissões de CO2 pela indústria de turismo, ela aposta em um regime de pagamento mensal pela planta, que dependendo da capacidade, consegue remover da atmosfera 100% da média de emissões por pessoa da indústria do turismo (600 kg CO2 por ano).

O ar é aspirado para a planta e o CO2 no ar é quimicamente adsorvido a um filtro. Depois que o filtro é saturado com CO2, ele é aquecido a cerca de 100°C. O CO2 é então liberado do filtro e coletado como gás concentrado O filtro é reutilizado várias vezes e dura vários milhares de ciclos. O processo é ilustrado na figura 27.

Figura 27: Tecnologia ClimeWorks de Captura do CO2 do Ar Atmosférico.

Fonte: ClimeWorks, 2020.

O principal custo está relacionado aos altos gastos com energia para aspirar o ar e, tentando mitigar ao máximo o uso de recursos naturais, a start up buscou se localizar junto a uma infraestrutura de biomassa que cria eletricidade e calor a partir de resíduos. No futuro, a ideia é, a partir das energias renováveis, combinar o CO2 capturado com água para criar um combustível sintético e neutro à base de carbono.

42 O principal parceiro a nível mundial da ClimeWorks é a Coca-cola, que já comercializa na Suíça sua marca de água gasosa (Valser) cujo gás dentro da garrafa é oriundo da atmosfera e é obtido através da tecnologia descrita.

3.4.2 Pré-sal

A concentração de CO2 do gás natural associado ao petróleo nos campos do Pré-Sal pode requerer que os mesmos passem por processos de separação para aproveitamento comercial ou para destinação ambientalmente viável. Conforme Resolução ANP nº 16 de 17 de junho de 2008, o gás natural deve apresentar teores máximos de CO2 abaixo de 3% v/v, e por isso os volumes que ultrapassem este limite devem ser removidos das correntes de gás natural.

Os altos teores de CO2 inviabilizam tecnicamente o escoamento do gás natural até a costa, tendo em vista seus efeitos corrosivos, quando na presença de traços de água, o que eleva os custos associados à proteção e à manutenção dos gasodutos. A remoção do CO2 pode se dar através de processos físicos ou químicos, como a Absorção Química, Permeação em Membranas, Absorção Física, Adsorção, Destilação Criogênica e Processos Híbridos. Devido às restrições de peso e espaço no layout das unidades de produção o método de captura mais utilizado nas plataformas tem sido as membranas (EPE, 2019). Membranas são barreiras permeo-seletivas nas quais o componente que apresenta maior afinidade terá maior taxa de permeabilidade. O CO2 contido nas correntes de gás natural que passam pelas plataformas de produção é capturado pelas membranas em uma parcela de captura entre 85% e 90% de dióxido de carbono. Além disso, as membranas também apresentam parâmetros de seletividade de CO2 e CH4 que geram arraste do gás natural, tendo como produto um gás rico em CO2.

O CO2 gerado nesse processo pode ser comercializado para a indústria de gases, mas compete diretamente com o reinjeção do mesmo no poço como método de recuperação avançada de óleo (EOR). Desse modo, para ser viável para ser usado como gás industrial, outros métodos de EOR igualmente eficientes tem que se consolidar, poisreinjetar o CO2 é unitariamente mais rentável que o capturá-lo para posterior purificação e venda.

3.4.3 Biogás

Os resíduos orgânicos provindos da suinocultura, avicultura, frigoríficos e indústrias de processamento de alimentos podem ser utilizados como uma fonte alternativa para

43 obtenção de CO2. Os diferentes resíduos orgânicos podem ser aproveitados como substratos em uma usina para produção de biogás, geração de energia elétrica e térmica, biometano e biofertilizante; proporcionando um tratamento adequado e eficaz para estes resíduos.

Biogás é uma mistura de gases que foi produzida pela decomposição biológica da matéria orgânica na ausência de oxigênio. Normalmente consiste em uma mistura gasosa composta principalmente de gás metano (CH4 – 75%) e gás carbônico (CO2 – 25%), com pequenas quantidades de gás sulfídrico (H2S) e umidade. Pode ser classificado como biocombustível por ser uma fonte de energia renovável, sendo uma forma de obter energia que pode auxiliar o ser humano a se emancipar da dependência dos combustíveis fósseis. A produção de biogás ocorre naturalmente em qualquer local submerso em que o oxigênio atmosférico não consiga penetrar, como em pântanos, no fundo de copos d'água, intestino de animais, ou de forma antrópica como em aterros sanitários e usinas de biogás.

Durante o processo de purificação do biogás para obtenção do biometano ocorre a geração do CO2, como um subproduto. Dependendo da finalidade, este CO2 precisará ser purificado e liquefeito para ser comercializado, ou poderá ser apenas liquefeito e consumido diretamente.

Um fator importante quanto à inserção do CO2 no mercado é em relação a sua fonte e a estabilidade quanto ao fornecimento, pois grandes consumidores de CO2 exigem o rastreamento para certificação. Devido aos paradigmas existentes, este fato pode ser um inconveniente nos casos de CO2 oriundo de resíduos orgânicos, principalmente de suínos. Em relação à qualidade do gás, existem técnicas de purificação avançadas com capacidade para atender as limitações de impurezas exigidas pelo mercado, independentemente de sua fonte, no entanto, a fonte de origem ainda poderá interferir no desenvolvimento e aceitação do produto no mercado.

3.4.4 Siderurgia

A emissão de CO2, na fabricação de aço, está relacionada ao processo de produção e a fonte de energia utilizada empregada na fabricação. Basicamente, utiliza-se energia elétrica proveniente de hidroelétricas ou então de termoelétricas. As termoelétricas apresentam o inconveniente de gerar gases provenientes da queima de combustíveis

44 fosseis, e ainda ocasiona a geração de gases oriundos do próprio processo de fabricação de aço.

Para atingir as elevadas temperaturas das panelas de ferro gusa que convertem o ferro primário em aço líquido, as siderúrgicas usam carvão como combustível emitindo quantidades consideráveis de poluentes. Depois da fusão da carga, injeta-se oxigênio por meio de uma lança, a fim de promover a reação de oxidação de carbono, silício e fósforo, visando à redução desses elementos. A transformação de gusa em aço sempre libera monóxido (CO) e dióxido de carbono (CO2 ).

O uso dessa fonte de CO2 ainda é muito incipiente devido a diversos fatores como a instabilidade econômica e estrutural, mas configura-se como uma saída para atingir as metas de redução de emissão de CO2 das indústrias. O potencial de geração de CO2, que se não for capturado, será emitido para atmosfera pelas siderúrgicas é resumido na figura 28.

Figura 28: Emissão de Finos de Coque por Siderúrgica.

Fonte: White Martins, 2019.

*nota: BFG é gás de alto forno (“blast furnace gas” em inglês) é o gás siderúrgico que apresenta o poder calorífico inferior mais baixo. BFC é o gás de coqueria, que costuma ser misturado aos outros gases siderúrgicos de poderes caloríficos inferiores de forma a enriquecê-los, possibilitando sua aplicação em processos que não aceitem um gás muito pobre (CETESB, 2010).

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