A engenharia química tem um papel crucial na transformação de matérias-primas em produtos úteis, e a aplicação em refinarias de petróleo é extremamente notável de como essa disciplina multifacetada pode contribuir para a sustentabilidade industrial. Destacando práticas inovadoras e tecnologias emergentes, a engenharia química visa minimizar o impacto ambiental e promover a eficiência energética.
O Desafio da Sustentabilidade nas Refinarias de Petróleo
As refinarias de petróleo são instalações complexas onde o petróleo bruto é processado e convertido em produtos como gasolina, diesel, querosene e entre outros derivados. O processo envolve várias etapas, incluindo destilação, craqueamento, reforma catalítica e tratamento de resíduos, onde cada uma dessas etapas consomem grandes quantidades de energia e consequentemente podem gerar emissões significativas de poluentes, como dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis.
Os principais impactos ambientais estão relacionados ao manuseio da água, devido sua elevada utilização em todo o processo de refino, como para resfriamento de equipamentos e produtos intermediários, o que ajuda manter as temperaturas adequadas e evitando o superaquecimento. Também é usada para a remoção de impurezas dos produtos refinados e dos gases resultantes do refino, conhecido como lavagem. A decantação ocorre no início do processo, onde a água é usada para separar o petróleo bruto da água salgada, ou seja, a diferença de densidade faz com que a água fique na parte inferior e o petróleo na parte superior. Havendo também o tratamento de efluentes, onde a água é usada para tatar os efluentes gerados durante o processo de refino, removendo contaminantes antes de serem descartados ou reutilizados Portanto, cada uma dessas aplicações exige água em grandes quantidades e, por isso, o gerenciamento eficiente e o tratamento adequado da água são essenciais para minimizar impactos ambientais e garantir a sustentabilidade das operações de refinarias.
Os principais poluentes que acabam por contaminar a água utilizada nas refinarias são hidrocarbonetos, como óleos e graxas, compostos orgânicos voláteis (COVs), incluindo benzeno, tolueno, etilbenzeno sendo liberados durante o processamento do petróleo. Metais pesados presentes no petróleo bruto como mercúrio, chumbo e cádmio podem também ser transferidos para a água, assim como os sulfetos. Além disso, a regulamentação ambiental exige que as refinarias cumpram padrões rigorosos para o descarte de efluentes, garantindo que a água liberada no meio ambiente seja segura.
Entre os efeitos mais graves estão a emissão de gases tóxicos, que contribuem para as mudanças climáticas e o esgotamento da camada de ozônio, além de causar sérios danos aos ecossistemas e à saúde humana. As principais causas da emissão desses gases ocorrem durantes a extração e refino, ocorrendo a liberação de dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio, metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), os quais são gases de efeito estufa. Há também a queima de gases nas plataformas, além do transporte e derramamentos que podem resultar na liberação de hidrocarbonetos tóxicos em contato com o solo e a água. Dentre as diversas consequências da emissão desses gases, podemos citar a poluição global com a emissão de CO2 e metano contribuindo significativamente para o aquecimento global e intensificando também o efeito estufa e levando a mudanças climáticas, poluição do ar, água e solo. Dados reais da indústria petrolífera, em 2017, foi constatado que esse tipo de indústria contribui diretamente com de 8% das emissões globais de CO2, além disso, há a liberação de 79 milhões de toneladas de metano, gases ligados diretamente ao efeito estufa.
É importante salientar, que a sustentabilidade aplicada nas refinarias irão envolver práticas que reduzem o consumo de energia, diminuindo a geração de resíduos e a emissão de poluentes. A engenharia química sustentável oferece uma abordagem característica, implementando os princípios da química verde, eficiência energética e tecnologias de captura e armazenamento de carbono (CCS).
Este Carbono do qual é armazenado , tem um nome característico de “Carbono Verde”, refere-se ao carbono que é capturado ou retirado da atmosfera através de processos que são ambientalmente sustentáveis, isso geralmente ocorre através do uso de matérias-primas renováveis, como plantas, que absorvem dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera durante o crescimento. O conceito de carbono verde refere-se a práticas e tecnologias que visam reduzir ou neutralizar as emissões de carbono, provendo uma economia mais sustentável. A indústria petrolífera tem investido em várias iniciativas para mitigar seu impacto ambiental. Além disso, há esforços para aumentar a eficiência energética e reduzir a queima de gás, o que também contribui para a diminuição das emissões de gases efeito estufa. Essas iniciativas são passos importantes para a transição para uma economia de baixo carbono.
Tecnologias Inovadoras para Refinarias
A engenharia química contribui para a humanidade por meio da pesquisa, desenvolvimento de novos processos e produtos, além do projeto, construção e operação de plantas industriais que fabricam produtos químicos essenciais para a sociedade. Com isso, está impulsionando o desenvolvimento de tecnologias inovadoras que podem transformar a operação das refinarias de petróleo. Algumas dessas tecnologias incluem:
- Captura e Armazenamento de Carbono (CSS): É uma técnica que captura o CO2 gerado durante o processo de refino e armazena em formações geológicas subterrâneas. Isso impede que o CO2 seja liberado na atmosfera, contribuindo também para a diminuição de mudanças climáticas.
- Refino Integrado a Biocombustíveis: A integração dos biocombustíveis nas refinarias pode acabar por reduzir a pegada de carbono. Por exemplo, a co-refinação de óleos vegetais com petróleo bruto pode produzir combustíveis mais limpos e sustentáveis.
- Indústria 4.0 e Digitalização: A implementação de tecnologias da Indústrias 4.0, como a Internet das Coisas (IoT) e a análise de big data, pode melhorar a eficiência operacional das refinarias. Essas tecnologias permitem o monitoramento em tempo real dos processos, a otimização do uso de energia e a detecção precoce de falhas.
- Processos Catalíticos Avançados: O desenvolvimento de novos catalisadores podem aumentar a eficiência das reações química que ocorrem durante todos os processos nas refinarias, reduzindo assim a necessidade de energia e a geração de subprodutos indesejados. Catalisadores mais seletivos e duráveis são essenciais para a sustentabilidade do refino de petróleo.
A sustentabilidade nas refinarias de petróleo é um desafio complexo, mas crucial para mitigar os impactos ambientais. A adoção de práticas sustentáveis e a implementação de tecnologias inovadoras, como a captura e armazenamento de carbono, a integração de biocombustíveis, e o uso de processos catalíticos avançados, representam passos significativos em direção a um futuro mais sustentável. Ao aliar a engenharia química às necessidades ambientais, as refinarias podem reduzir sua pegada ecológica, contribuindo para a preservação dos recursos naturais, a proteção dos ecossistemas e a promoção de um desenvolvimento industrial mais responsável. O caminho para a sustentabilidade exige um compromisso contínuo com a inovação e a eficiência, garantindo que a indústria de refino se adapte e prospere em um mundo cada vez mais consciente dos desafios ambientais.
Referências:
ISEP – Instituto Superior de Engenharia do Porto. Engenharia Química. Disponível em: https://www.isep.ipp.pt/Course/Course/28. Acesso em: 27 ago. 2024.
Manual da Química. Química Verde. Disponível em: https://www.manualdaquimica.com/quimica-ambiental/quimica-verde.htm. Acesso em: 27 ago. 2024.
Prisma Engenharia Jr. O papel da engenharia química na refinaria da Petrobras. Disponível em: https://prismaengenhariajr.com.br/o-papel-da-engenharia-quimica-na-refinaria-da-petrobras/. Acesso em: 27 ago. 2024.
Blog da Engenharia. Sustentabilidade na indústria do petróleo. Disponível em: https://blogdaengenharia.com/diversos/sustentabilidade/sustentabilidade-na-industria-do-petroleo/. Acesso em: 27 ago. 2024.
Blog da Engenharia. Engenharia Química Está Inovando na Produção de Energia. Disponível em: https://blogdaengenharia.com/engenharia/engenharia-quimica/engenharia-quimica-esta-inovando-producao-de-energia/. Acesso em: 27 ago. 2024.
MIGNOGNA, Debora et al. Energia de biomassa e biocombustíveis: perspectiva, potencialidades e desafios na transição energética. Sustainability , v. 16, n. 16, p. 7036, 2024.
Texto de autoria da equipe Bóson Consultoria.
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