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Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Energias Não Renováveis:
Combustíveis Fósseis
Coordenador: Teresa Margarida Guerra Pereira Duarte
Supervisor: José Manuel Ferreira Duarte
Monitor: Luís Araújo
Turma: 1MIEM _4
Equipa: 4
Local de realização: FEUP
Período de Realização: 22 de setembro de 2016 a 31 de
outubro de 2016
Data de entrega: 31 de outubro de 2016
Autores:
Carlos Alexandre Nunes Gonçalo Moreira
da Silva
Francisco Ernesto Oliveira del Barco
Baptista
Inês Isabel Gomes Leitão
João Tavares de Barros
Mário Rafael da Silva Ribeiro
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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Resumo
A realização do presente relatório no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, tem
como objetivo primário, para além do desenvolvimento de diversas capacidades básicas que
um estudante de engenharia deve ter, o aprofundamento do tema: “Energias Não Renováveis:
Combustíveis Fósseis”.
Desta forma, começou-se por definir o conceito energia renovável e seguidamente de
combustível fóssil. Para facilitar esta definição, foi necessária a referência ao modo como os
mesmos são extraídos da Natureza.
Com o objetivo de fortalecer a definição acima indicada, alguns exemplos foram dados.
A partir desta, desenvolveu-se um outro subtema acerca da maneira como cada um destes
exemplos (carvão, gás natural e petróleo) são extraídos bem como alguns processos que
ocorrem após esta extração.
Para concluir e tendo em conta a dimensão e o impacto que este tema tem no meio
envolvente, achou-se indispensável a indicação de alguns impactos quer ambientais.
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Agradecimentos
A realização do presente relatório só foi possível com o auxílio do monitor Luís Araújo,
que desde do início se disponibilizou em ajudar os estudantes de MIEM do 1º ano da turma 4,
sempre que fosse necessário, fornecendo as informações básicas e essenciais para a realização
deste relatório e ensinando a utilizar diferentes ferramentas que seriam úteis para uma
melhor realização do relatório.
É necessário realçar também a contribuição do Professor José Manuel Ferreira Duarte,
que deu algumas dicas sobre a estruturação do trabalho e esteve sempre disponível para
ajudar a solucionar os diversos problemas.
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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Índice
1. Introdução ................................................................................................................... 1
2. Combustíveis Fósseis .................................................................................................... 2
3. Origem dos Combustíveis Fósseis ................................................................................. 2
3.1 Petróleo e Gás Natural .................................................................................................. 2
3.1.1 Teoria Biogénica .................................................................................................... 2
3.1.2 Teoria Abiogénica .................................................................................................. 3
3.2 Carvão............................................................................................................................ 3
4. Extração do Carvão ...................................................................................................... 4
5. Extração de Petróleo e Gás Natural ............................................................................... 6
5.1 Obtenção do Petróleo e do Gás Natural ....................................................................... 6
5.2 Exploração do Petróleo e do Gás Natural ..................................................................... 7
5.2.1 Perfuração direcional ............................................................................................ 9
5.2.2 Perfuração Marítima ............................................................................................. 9
5.2.3 Sondas de Perfuração .......................................................................................... 10
5.3 Extração e Processamento do Petróleo e do Gás Natural .......................................... 11
5.3.1 Completação ....................................................................................................... 11
5.3.2 Extração ou Elevação........................................................................................... 11
5.3.3 Processamento Primário de Fluidos .................................................................... 12
5.3.4 Separação Trifásica .............................................................................................. 13
5.3.5 Tratamento do Petróleo ...................................................................................... 13
5.3.6 Tratamento da água produzida ........................................................................... 13
5.3.7 Tratamento do Gás Natural ................................................................................. 14
5.4 Riscos Ambientais da Extração do Gás Natural ........................................................... 15
6. Impactos Ambientais .................................................................................................. 15
7. Conclusão .................................................................................................................. 18
8. Bibliografia ................................................................................................................ 19
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Índice de Imagens
Imagem 1- Esquema da localização dos combustíveis Fósseis. .................................................... 3
Imagem 2- Origem do Carvão. ...................................................................................................... 4
Imagem 3- Extração do Carvão. ................................................................................................... 5
Imagem 4- Reabilitação da mina. ................................................................................................. 6
Imagem 5- Extração de gás natural pelos países (em metros cúbicos por ano). ......................... 7
Imagem 6- Esquema de uma Torre de sondagem ........................................................................ 8
Imagem 7- Esquema dos tipos de perfuração direcional. ............................................................. 9
Imagem 8- Sondas de Perfuração. .............................................................................................. 10
Imagem 9- Fraturação Hidráulica. .............................................................................................. 12
Imagem 10- Bombeio mecânico com hastes. ............................................................................. 12
Imagem 11- Processamento primário de fluidos. ....................................................................... 12
Imagem 12- Evolução da Temperatura da Terra. ....................................................................... 16
Imagem 13- Evolução das quantidades de CO2.. ........................................................................ 16
Imagem 14 – Morte de Seres Vivos. ........................................................................................... 17
Imagem 15- Derrame de Petróleo. ............................................................................................. 17
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1. Introdução
O uso dos combustíveis fósseis começou principalmente em meados do século XVIII com o
Revolução Industrial. Foi a partir desta época que a economia e o mercado energético
começaram a depender cada vez mais da queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e
gás natural). O primeiro combustível fóssil que se tornou a fonte de energia mundial mais
importante foi o carvão. Nessa época, o calor gerado na queima destes combustíveis era
utilizado na produção de vapor que movimentava máquinas, locomotivas e navios.(9)
Hoje em dia, a sociedade continua altamente dependente destes, que resultam da
decomposição de matéria orgânica vegetal e/ou animal, quando esta fica sujeita a elevadas
pressões e temperaturas. Contrariamente ao passado, hoje, o combustível fóssil de maior
aplicação comercial é o petróleo.(6)
Devido ao facto deste tipo de combustíveis serem utilizados como fonte de energia são
altamente explorados pelo Homem, e uma vez que são recursos não renováveis o
esgotamento das suas reservas é inevitável e uma das consequências desta situação é o
aumento do seu preço no mercado, porque a oferta é muito menor que a procura.(6)
Para além do impacto económico que os mesmos têm no mundo, também têm impactos
ambientais, como por exemplo: poluição atmosférica através da libertação de gases,
nomeadamente CO2, que contribui para o aumento do efeito de estufa, poluição da água, com
a acidificação da mesma, problemas de saúde, uma vez que a exposição humana a níveis tão
elevados de poluentes leva a resultados adversos para a saúde, nomeadamente asma,
bronquite, doenças cardiovasculares e cancro no pulmão.
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2. Combustíveis Fósseis
Os combustíveis fósseis são recursos naturais não renováveis, ou seja, estes elementos
encontram-se na Natureza em quantidades limitadas. Os mesmos são produzidos pela Terra a
uma velocidade inferior àquela com que o Homem é capaz de consumir, acabando por se
extinguir e não serem regenerados. Estes formam-se a partir da decomposição de restos
animais e vegetais (matéria orgânica), através da compactação a altas temperaturas e pressões
em rochas sedimentares como o arenito, calcário e o xisto.
Estes combustíveis são ricos em carbono, usados na combustão, logo são utilizados para
produção de energia. A título exemplificativo temos o carvão, o petróleo, o gás natural, o
betume, entre outros. (10)
3. Origem dos Combustíveis Fósseis
3.1 Petróleo e Gás Natural
3.1.1 Teoria Biogénica
O petróleo inclui materiais líquidos (petróleo bruto ou nafta), sólidos (asfaltos ou
betumes) e gasosos (gás natural) em condições de temperatura e pressão normais (10, 11)
Todos estes resultam da deposição de matéria orgânica, como por exemplo o
zooplâncton e algas, em bacias de sedimentação e posterior mistura com os sedimentos que lá
existem, ou seja os mesmos integram-se na rocha-mãe.(6)
Depois ocorre a cobertura desta matéria por sedimentos, formando-se camadas. A
consequente deposição de várias camadas provoca um aumento de pressão e temperatura,
isto é, toda a matéria orgânica lá existente entra em decomposição. Este processo origina a
produção de hidrocarbonetos (composto químico constituído por átomos de carbono e de
hidrogénio.), altamente energéticos – catagénese - provocado pelas altas temperaturas,
pressões e pela escassez de oxigénio. (6)
À medida que a densidade do petróleo e do gás vai diminuindo, tornando-se inferior à
da água presente nas camadas superiores, os mesmos migram através dos poros da rocha-mãe
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até à rocha armazém (rocha porosa e permeável), onde são acumulados. A camada superior a
esta rocha denomina-se rocha de cobertura que tem a função de impedir que os materiais
produzidos escapem e por esta razão é uma rocha menos porosa e impermeável. (6, 10)
3.1.2 Teoria Abiogénica
Esta teoria explica a origem inorgânica do petróleo, ou seja, defende que
os hidrocarbonetos foram formados juntos com a Terra, no processo de acreção planetária.
(10)
3.2 Carvão
O carvão é originado pela deposição de restos vegetais (matéria orgânica vegetal) -
plantas tropicais e subtropicais dos períodos Carbonífero e Pérmico, no fundo de uma coluna
de água. Estes entram em decomposição, e numa fase inicial originam uma camada chamada
turfa. Devido a fenómenos geológicos e marinhos sobre esta camada, outras camadas de
sedimentos formam-se, provocando um aumento de pressão e temperatura. Por esta razão e
também pela presença de bactérias anaeróbias, a turfa é quimicamente alterada e forma-se
um material cada vez com menos restos vegetais.(6)
O constante aumento de temperatura e de pressão provoca sobre o material um
enriquecimento progressivo em carbono, originando diferentes tipos de carvão, que se
diferenciam, principalmente pela quantidade de carbono, ou seja pelo maior ou menor grau
energético.
Imagem 1- Esquema da localização dos combustíveis Fósseis.(6)
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Lignite: apresenta um teor de carbono entre os 65% e os 75%, logo encontra-se mais à
superfície, por esta razão sofreu menor pressão. A sua extração é mais fácil e menos
dispendiosa. Quando queimado origina muita cinza.
Carvão Betuminoso: contém betume e apresenta um teor em carbono entre os 60% e
os 80%.
Antracite: contém pouco ou nenhum betume. Cerca de 90% do seu peso total poderá
ser carbono. Este tipo de carvão é formado a elevadíssimas pressões e temperaturas,
isto é, através de fenómenos metamórficos. (6)
4. Extração do Carvão
A exploração deste combustível fóssil tem quatro grandes etapas:
(1) O estudo geológico do local de prospeção
O estudo do local é feito por geólogos e engenheiros geotécnicos. O geólogo é
responsável por definir a forma, o tamanho e a qualidade das reservas de carvão e por criar
um modelo computacional que será utilizado pelos engenheiros para planear e gerir o
processo de extração. Este modelo deverá ter em consideração alguns parâmetros como(12):
• A estabilidade das paredes das minas;
• A calendarização da produção;
• Os efeitos da chuva e das águas subterrâneas;
• A minimização de interrupções na operação;
• A otimização da perfuração e da explosão.
Imagem 2- Origem do Carvão(6).
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(2) A extração da rocha sedimentar
Existem dois principais tipos de minas de extração de carvão: minas de superfície e
minas subterrâneas.(12)
Relativamente a minas subterrâneas, existem dois grandes métodos: Room-and-Pillar
mining e Longwall mining.
Em Room-and-Pillar mining, os depósitos de carvão são explorados escavando uma
rede de salas e deixando pilares para suportar o teto da mina. Estes pilares podem
representar até 40% de toda a reserva de carvão embora, numa fase mais tardia, poderão
também ser utilizados.(12)
Em Longwall mining, é extraído todo o carvão de uma secção do veio, uma “face”. Esta
“face” pode variar em comprimento, normalmente entre os 100 e os 350 metros. Suportes
hidráulicos avançam automaticamente segurando o teto da mina. Quando todo o carvão
for extraído da área, o teto colapsa.(12)
Relativamente às minas de superfície, estas são apenas economicamente viáveis
quando o veio de carvão está perto da superfície.
Este método permite extrair uma maior proporção do depósito do que uma mina
subterrânea. Grandes minas a céu aberto ocupam uma vasta área de vários km quadrados.
As camadas superiores de solo e rocha são retiradas utilizando explosivos e, quando o veio
está exposto, é perfurado, fraturado e extraído em tiras. O carvão é então transportado
em camiões ou cintos transportadores para a fase de processamento. (12)
Imagem 3- Extração do Carvão. (1)
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(3) Processamento
O processamento do carvão após a sua extração consiste em esmagar a rocha em
trituradoras até obter partículas com menos de 75 milímetros, separar a rocha de diferentes
tamanhos e, por fim, remover impurezas como cinza e enxofre, melhorando o valor de
mercado do carvão. O carvão pode também ser submetido a uma carbonização para remover
o hidrogénio e o oxigénio presentes na rocha de forma a torná-lo mais puro. (12)
(4) Reabilitação da mina
Uma vez terminada a extração deste recurso, procede-se à reabilitação do terreno
utilizado. Especialistas ambientais elaboram um plano específico para a mina em questão que
vise restabelecer a área a um nível natural, permitindo uma revitalização do local utilizado. (12)
5. Extração de Petróleo e Gás Natural
5.1 Obtenção do Petróleo e do Gás Natural
Como muitas vezes se encontram juntos, o processo de obtenção de petróleo e gás
natural é equivalente, divergindo apenas na fase final, após a separação destes. Este apresenta
diversas etapas, no final das quais o petróleo está pronto para ser refinado e o gás natural
apresenta-se em perfeitas condições de ser utilizado pelo consumidor final, ou seja, respeita
Imagem 4- Reabilitação da mina. (1)
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os padrões rígidos de especificação e se encontra praticamente isento de contaminantes, para
não causar problemas nos equipamentos onde será utilizado. (3)
A primeira etapa é a exploração, que consiste em duas fases. A primeira fase é a
pesquisa e a segunda fase é a perfuração dos diversos poços e a extração do petróleo e do gás
natural. (13)
De seguida, ocorre a segunda etapa, ou seja, o tratamento do petróleo e do gás
natural, que se divide em diversas fases. Estas fases correspondem aos processos físicos e/ou
químicos aos quais o gás deve ser submetido com a finalidade de reduzir o teor dos
contaminantes de forma a respeitar as especificações impostas. (3)
Por fim, ocorre o transporte e a distribuição do gás natural, que representa a terceira
etapa.
5.2 Exploração do Petróleo e do Gás Natural
A procura começa com os geólogos, que estudam a estrutura e o interior da Terra, e que
são capazes de localizar os tipos de rocha suscetíveis de conter depósitos de petróleo e gás
natural. Algumas dessas áreas encontram-se em terra, outras no mar, a grande profundidade
sob o fundo oceânico. Os testes sísmicos têm a função de verificar a existência, em bacias
sedimentares de rochas reservatório (estruturas propícias à acumulação de petróleo e de gás
Imagem 5- Extração de gás natural pelos países (em metros cúbicos por ano). (4)
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natural). Esta fase representa a pesquisa e engloba-se na primeira etapa da obtenção do gás
natural.(3)
Se um determinado local parecer promissor, um poço exploratório pode ser perfurado
para recolher dados, e descobrir se o reservatório tem uma dimensão suficiente para que a sua
exploração seja economicamente viável. Isto é feito através da instalação de uma torre de
sondagem cuja principal função é orientar o equipamento de perfuração para que este se
mantenha numa posição vertical, e suporte cargas que podem atingir as 500 toneladas. Esta
também terá que aguentar as vibrações produzidas pela perfuração de rochas duras pois, se
isto não acontecer, a torre de perfuração poderá ruir. (3)
A perfuração em si requer uma broca rotativa, estrutura metálica de grande resistência
que possui dentes de aço ou uma coroa de diamantes industriais, que é escolhida consoante a
rocha que se pretende perfurar, o diâmetro do furo e também a profundidade necessária.
O movimento da broca é gerado por um motor e transmitido a esta através de hastes
onde será também injetada uma corrente de lama que tem como propósito manter a
lubrificação e temperatura da broca, transportar fragmentos do solo perfurado para a
realização de testes e estudos necessários e também impossibilitar a saída abrupta de
petróleo, gás ou água no momento em que a jazida é atingida. Caso os dados indiquem que o
local estudado é rentável, mais poços de produção serão perfurados a fim de iniciar a extração
de gás natural. (3)
Imagem 6- Esquema de uma Torre de sondagem(3)
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1. Sistema de sustentação de cargas: Sustenta a coluna de perfuração e as tubagens de
proteção (casing).
2. Sistema de movimentação de cargas: Através de cabos, permite a movimentação da
coluna de perfuração e do casing.
3. Sistema de rotação: Induz a rotação da broca, que contribui para perfurar a formação.
4. Sistema de circulação: Permite a circulação e o tratamento do fluido de perfuração.
5. Sistema de geração e transmissão de energia: A energia, proveniente de motores a
diesel ou energia elétrica, aciona todos os equipamentos da sonda.
6. Sistema de segurança do poço: Permite o controlo e fecho do poço, quando ocorre
um influxo indesejável da formação para o poço.
5.2.1 Perfuração direcional
Dependendo da disposição do terreno poderá ser necessária uma perfuração com uma
orientação diferente da vertical. A perfuração direcional consiste num desvio propositado da
trajetória do poço de forma a alcançar o reservatório. (3)
5.2.2 Perfuração Marítima
Para proceder à perfuração marítima são utilizadas plataformas que podem ser
divididas em duas categorias: As que têm o BOP (Blowout preventer ou em português
preventor de explosão) à superfície como é o caso das fixas, auto-eleváveis, submersíveis e
Imagem 7- Esquema dos tipos de perfuração direcional.(3)
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tension leg; e as flutuantes, cujo BOP se encontra no fundo do mar, que incluem o semi-
submersível e o navio-sonda. (3)
5.2.3 Sondas de Perfuração
As plataformas fixas utilizam-se para o desenvolvimento de campos já conhecidos,
localizados em lâminas de água até 300 metros. São formadas por estruturas de aço instaladas
no local com estacas cravadas no fundo do mar.(3)
As plataformas auto-eleváveis estão normalmente localizadas em lâminas de água que
variam entre cinco e 130 metros. Neste tipo de plataforma, são acionadas estruturas de apoio
que se movimentam para baixo até atingirem o fundo do mar. Em seguida, inicia-se a elevação
da plataforma acima do nível da água.(3)
As plataformas semi-submersíveis utilizam-se para perfuração e produção e consistem
numa estrutura apoiada por colunas em flutuadores submersos (pontoons). A plataforma é
mantida na localização correta através de um sistema de ancoragem constituído por oito a
doze âncoras e/ou correntes que atuam como molas e são capazes de restaurar a posição da
plataforma.(3)
Os navios sonda utilizam-se para perfuração. A torre de perfuração localiza-se no
centro do navio, passando a coluna de perfuração por uma abertura no casco. O controlo do
seu posicionamento é feito através de sensores de posição e os propulsores acionados por
computadores restauram a posição da plataforma.(3)
Imagem 8- Sondas de Perfuração.(3)
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5.3 Extração e Processamento do Petróleo e do Gás Natural
5.3.1 Completação
Para se poder proceder à extração do petróleo e do gás é necessário equipar o poço
para este efeito. Isto é conseguido através de um processo chamado completação.
As principais etapas deste processo são(3):
• Instalação dos equipamentos de superfície - a cabeça de produção é conectada à
cabeça de poço para permitir o acesso ao seu interior;
• Condicionamento do poço - é descida uma coluna de modo a deixar o interior do
revestimento em condições para receber os equipamentos necessários;
• Substituição do fluido do interior do poço por um fluido de completação;
• Avaliação da qualidade da cimentação;
• Canhoneio - perfuração do revestimento, cimento e formação através de cargas
explosivas para permitir o contacto entre o interior do poço e a formação produtora;
• Instalação da coluna de produção;
• Colocação do poço em produção.
5.3.2 Extração ou Elevação
A extração ou elevação corresponde ao fluxo de todos os fluidos (óleo, gás ou água) até à
superfície, situação que pode ocorrer naturalmente, caso estes fluidos se encontrem com uma
pressão elevada dentro do reservatório, ou artificialmente. No caso de ser necessário proceder
à utilização da elevação artificial pode recorrer-se a estes métodos(3):
• Gas lift - quando se introduz gás comprimido na coluna de produção.
• Bombeio centrífugo submerso - aplicado em poços com fluidos de elevada viscosidade
e poços com elevadas temperaturas.
• Bombeio mecânico com hastes - o movimento rotativo de um motor é transmitido
para o fundo do poço através da coluna de hastes, acionando a bomba que eleva os
fluidos produzidos até à superfície.
• Bombeio por cavidades progressivas – aplicado sobretudo na produção de fluidos
com alta ou baixa viscosidade e em poços pouco profundos.
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Atualmente, uma das técnicas artificiais mais utilizadas na extração de gás natural e
também de petróleo é o Fracking ou Fraturação Hidráulica. Este método consiste na fraturação
da formação rochosa, na qual o fluido de fraturação (mistura de água, areia e diversos
produtos químicos) é injetado a alta pressão, a fim de provocar e alargar fraturas na rocha.
Desta forma, o gás natural é capaz de fluir em direção à superfície através dos diferentes poços
de produção. (3)
5.3.3 Processamento Primário de Fluidos
Imagem 11- Processamento primário de fluidos. (3)
Imagem 10- Fraturação Hidráulica.(3)
Imagem 9- Bombeio mecânico com hastes. (3)
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5.3.4 Separação Trifásica
Após a elevação do fluido é necessário proceder à separação deste nos seus
componentes, óleo, gás e água. Primeiramente, o fluido choca com defletores à entrada do
separador que alteram a direção do fluido. Depois disso, chega à secção de acumulação de
líquido onde a água fica retida durante alguns minutos no fundo do separador. Esta é separada
do óleo através de um condutor de líquido e as bolhas de gás que permaneceram no óleo são
separadas através de uma chaminé.(3)
Este processo acarreta também alguns problemas como as espumas formadas por
impurezas, que dificultam o controlo de nível de líquido e ocupam um volume que poderia ser
ocupado pelo fluido, a obstrução por parafinas, que provoca bloqueios nos extratores de
névoa na secção gasosa e também nos filtros coalecedores na secção líquida, e a areia
transportada pelo fluido, que provoca erosão de válvulas, obstruções e acumulação no fundo
do separador.(3)
5.3.5 Tratamento do Petróleo
Na produção do petróleo há sempre presença de certas quantidades de água e essa
presença traz algumas desvantagens como a necessidade de maiores instalações de
armazenamento e transferência para a mesma quantidade de petróleo e também porque na
fase de refinação os cloretos de cálcio e de magnésio presentes na água, sob a ação do calor,
geram ácido clorídrico que afeta as torres de destilação e os sais de sódio diminuem a vida útil
dos catalisadores, o que leva a combustíveis inferiores em qualidade.(3)
A separação da emulsão de óleo da água pode ser feita através de:
• Tratamento termoquímico, que quebra a emulsão por aquecimento entre 45 – 60 ºC.
• A aplicação de campo elétrico de alta voltagem que provoca a deformação das órbitas
eletrónicas em torno do núcleo das gotículas de água.
• A aplicação de desemulsificantes tais como co-polímeros de óxido de etileno e óxido
de propileno.
5.3.6 Tratamento da água produzida
A água retirada do dos vários separadores segue para a coluna de desgaseificação
onde será removida a quantidade restante de gás que ainda se encontra no líquido.
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Posteriormente, será separada do óleo que ainda se encontra na água, através do
hidrociclone onde, devido à diferença de diâmetro das extremidades do hidrociclone o
fluxo é acelerado e a força centrífuga criada leva à saída da água por uma extremidade e
do óleo pela outra.
No final de todos estes processos, quando o teor em óleo foi reduzido aos níveis
exigidos por lei, no caso de uma perfuração marítima a água é enviada de volta ao mar, e
nos campos terrestres é injetada desde que não leve a problemas no reservatório.(3)
5.3.7 Tratamento do Gás Natural
Na maioria dos casos, o gás natural extraído dos poços de produção é composto por
algumas impurezas, que necessitam de ser removidas, a fim de que o gás natural possa ser
utilizado e, por essa razão necessita de passar por um tratamento.
Este tratamento do gás natural é realizado através do condicionamento, que consiste
num conjunto de processos aos quais o gás tem de ser submetido, de maneira a respeitar
as especificações necessárias para poder ser transportado e distribuído.
Um desses processos é a desidratação, que consiste em remover a água. Este processo
promove a corrosão dos equipamentos e induz à formação de hidratos que podem reduzir
a capacidade dos gasodutos.
A dessulfuração é outro processo utilizado para a remoção de compostos de enxofre
através de processos de absorção. O processamento consiste nas operações que
promovem a separação de frações leves do gás (metano e etano denominado gás residual)
das frações pesadas (desde propano até hexano, que apresentam maior valor comercial).
A refrigeração traduz-se na condensação das frações pesadas do gás através da
passagem de um fluido refrigerante. A absorção refrigerada consiste na circulação de gás
em contacto com um óleo de absorção, nas condições de altas pressões e baixas
temperaturas, conseguidas através de um fluido de refrigeração. O processo expansão
Joule-Thompson trata-se da expansão de gás através de uma válvula que provoca um
abaixamento de temperatura que conduz à condensação das frações mais pesadas. (3)
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5.4 Riscos Ambientais da Extração do Gás Natural
Os principais riscos ambientais associados à pesquisa, prospeção e exploração de gás
natural são:
Perturbações causadas nos animais marinhos pelas ondas com alta intensidade
utilizadas nas campanhas sísmicas, quando a exploração é realizada no mar;
Poluição causada pelas descargas da água utilizada na extração e que contêm
substâncias tóxicas e nocivas para o ambiente;
Contaminação dos aquíferos devido à utilização de produtos químicos aquando da
exploração do gás natural;
Poluição atmosférica. A indústria de petróleo e gás natural é considerada a maior
fonte de compostos orgânicos voláteis (um grupo onde se inclui muitos compostos
perigosos para o homem e para o meio ambiente, como o benzeno) e de metano (um
gás de efeito de estufa considerado 20 vezes pior que o dióxido de carbono);
A possibilidade de ocorrer acidentes com graves repercussões ambientais, sociais e
económicas;(14)
Além destes riscos, muitos investigadores já afirmam que a extração de gás natural
utilizando a técnica do “fracking” ou fracturação hidráulica pode provocar sismos.
Para William Ellsworth, sismólogo da Investigação Geológica dos Estados Unidos, não é a
técnica em si, mas a realocação das águas residuais do processo na rocha, que levaram a um
aumento no número de sismos de grande magnitude.
Segundo o estudo de Ellsworth, o aumento da atividade em poços de gás natural altera
o stress em área suscetíveis a sismos, ao elevar a pressão dos fluidos sobre as rochas
subterrâneas, lubrificando as falhas preexistentes e tornando-as mais suscetíveis a
rompimentos e deslocamentos.(15)
Para o investigador, a maioria destes tremores são pequena magnitude, mas alguns
excedem a magnitude 5.0 na escala Richter.
6. Impactos Ambientais
A extração e o uso dos combustíveis fósseis são prejudiciais ao meio ambiente para a
sociedade. Uma das situações mais comuns é a libertação de gases que contribui para o
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aumento do efeito de estufa e posterior degelo do glaciares e subida do nível médio da água
dos oceanos e mares, destruição da paisagem e poluição sonora.
Os impactos e os estragos que estes provocam dependem do combustível em causa. Por
exemplo, a libertação das substâncias gasosas que levam ao aquecimento global é dada em
muito menor quantidade quando se trata do gás natural, verificando-se uma redução de cerca
de 50-60% de CO2 libertado, quando comparado ao carvão. O uso de derivados do gás Natural
nos automóveis não é tão prejudicial para o meio ambiente, como no caso dos derivados do
petróleo. (14)
Apesar das vantagens do Gás Natural e seu derivados face a outros combustíveis, também
ele tem efeitos nocivos ao ambiente. O desenvolvimento do gás não convencional afeta a
qualidade do ar. Em algumas áreas, onde ocorre a perfuração, registaram-se aumentos das
concentrações de poluentes atmosféricos perigosos. A exposição humana a níveis tão elevados
Imagem 13- Evolução das quantidades de CO2.. (5)
Imagem 12- Evolução da Temperatura da Terra. (2)
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destes poluentes leva a resultados adversos para a saúde, nomeadamente asma, bronquite,
doenças cardiovasculares e cancro no pulmão.(16)
Ao processo de perfuração associado à exploração de diversos combustíveis fósseis, como
o gás natural, o petróleo, está associada uma perturbação dos ecossistemas, uma vez que esta
técnica causa destruição (erosão e meteorização) dos habitats da vida selvagem. (16)
Ao processo da queima dos combustíveis fósseis está associado a ocorrência de chuvas
ácidas. Esta acidificação das águas provém da presença de ácidos como o sulfúrico (H2SO4) e o
nítrico (HNO3) aquando da queima destes produtos. Esta queima liberta dióxido de enxofre
(SO2) e óxidos de azoto (NOx). Estes compostos podem ser transportados pelo vento até longas
distâncias e, quando dissolvidos com a água da chuva causam as chuvas ácidas que afetam o
solo, as colheitas, meios aquáticos, pode retardar o crescimento das árvores e o ácido ataca os
edifícios expostos danificando-os. (16)
Imagem 15- Derrame de Petróleo. (8)
Imagem 14 – Morte de Seres Vivos. (7)
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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7. Conclusão
Através da realização do presente relatório, cujo tema é: “Energias Renováveis-
Combustíveis Fósseis”, ficou-se a conhecer mais aprofundadamente os vários tipos de
combustíveis fósseis, nomeadamente, o carvão, o petróleo e o gás natural.
Abordou-se os mais variados subtemas, como por exemplo a origem, onde podemos
concluir que, ainda que a origem destes combustíveis tenha características idênticas, uma vez
que o que está na base da formação destes é a decomposição da matéria orgânica, através do
aumento de pressão e temperatura, o processo no geral é diferente, como por exemplo o local
de formação, a matéria orgânica que lhes dão origem… O subtema acerca da sua extração
também foi tratado, onde se concluiu que cada um dos combustíveis tem métodos diferentes
de extração, no caso do carvão, este pode ser extraído de uma mina de superfície ou de uma
mina subterrânea, onde as técnicas utilizadas podem ser diferentes: Room-and-Pillar mining e
Longwall mining. No caso do petróleo e do gás natural, a extração de ambos ocorre em
simultâneo, dado que a sua formação também. Aqui podem ser utilizadas diversas técnicas,
como por exemplo: Gas lift, Bombeio centrífugo submerso, Bombeio mecânico com hastes e o
Bombeio por cavidades progressivas.
Ainda que o uso pela sociedade destes recursos não renováveis tenha vantagens do
ponto de vista de produção de energia, a sua utilização cada vez mais excessiva implica
grandes impactos quer ambientais, como por exemplo: poluição atmosférica (libertação de
gases que contribui para o aumento do efeito de estufa), poluição aquática (acidificação das
água, derrames de petróleo), morte de seres vivos, destruição de habitats e destruição
paisagística; quer económicos, uma vez que o cerne da questão para a população é o facto dos
combustíveis fósseis serem não renováveis, ou seja, a procura torna-se maior que a oferta, isto
reflete-se nos preços cada vez mais elevados destes combustíveis.
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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8. Bibliografia
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