O Xisto e o futuro

Com a atual cotação do barril de petróleo, na casa dos US$ 75, agosto 2009, algumas fontes anteriormente consideradas inviáveis economicamente pelo alto valor de investimento passam a se tornar plausíveis. Este é o caso da exploração de petróleo em reservas encontradas em Folhetos Pirobetuminosos, mais conhecidos como Xistos Betuminosos, que irei abordar neste post.

O Xisto, cujo Brasil detém a segunda maior reserva do mundo, ficando atrás apenas dos EUA, é uma rocha sedimentar do tipo oleígena, normalmente argilosa, que contém betume e querogênio, um complexo orgânico que se decompõe termicamente e produz óleo e gás. Após passar por processo de aquecimento a 500 graus Celsius, é possível extrair dele cerca de 9% em óleo leve, de baixa viscosidade.

Ao ser submetido a estas temperaturas o xisto libera um óleo semelhante ao petróleo, água e gás, deixando um resíduo sólido contendo carbono. O refino tradicional do xisto obtém nafta, gasolina, óleo diesel, óleo combustível e gás liquefeito - correspondentes aos mesmos derivados do petróleo extraído dos poços. As características desses produtos dependem do tipo de matéria orgânica e inorgânica que possuem e do solo onde foram formados.

A maior parte do xisto localizado em território nacional pertence à formação Irati, em São Mateus do Sul, no Paraná, onde o minério é encontrado em duas camadas: a camada superior de xisto com 6,4 metros de espessura e teor de óleo de 6,4%, e a camada inferior com 3,2 metros de espessura e teor de óleo de 9,1%.

Hoje, a Petrobras tem tecnologia no assunto e já extrai, através de sua Superintendência de Industrialização de Xisto (SIX), cerca de 320 toneladas de xisto por hora, e a partir dele produz 3.800 barris/dia, 75 toneladas de enxofre, 45 toneladas de gás liquefeito de petróleo (GLP) e 110 toneladas de gás de refinaria, para uso industrial.

Para aproveitar tudo que o insumo tem a oferecer, a empresa estuda formas de usar, pelo menos, 20% do resíduo da britagem da rocha para queimar e gerar energia. E como o mercado de fertilizantes é uma boa opção de investimento, em tempo de escassez de alimentos no mundo, o ácido sulfúrico e os resíduos de calcário resultantes do processo de aquecimento da rocha também poderão ser reaproveitados na produção de adubos. Até mesmo a água de retornagem do xisto é vendida como adubo, a um valor maior que o próprio óleo.

Apesar dessa versatilidade, comparado ao petróleo, que tem atual produção nacional de 1,9 milhão de barris/dia, o Xisto ainda não têm grande representatividade no mercado. Contudo, é justamente essa diferença exorbitante que financia o desenvolvimento gradativo da nova fonte. Afinal, como o petróleo está chegando ao seu limite e o consumo só aumenta, em 30 ou 35 anos a produção deverá começar a cair e a tendência é de que ocorra uma substituição natural de insumos.

O momento pode ser explicado pela lei da oferta e procura. Nos últimos seis anos, o preço do petróleo tem subido continuamente, e se sobe é porque tem muita demanda e oferta escassa no mercado mundial. Naturalmente, o consumo tende a crescer cada vez mais, principalmente em países como China, Brasil e Índia, que vêm se desenvolvendo e a população tende a comprar cada vez mais produtos derivados do petróleo.

Quanto melhor for a economia do país, maior será a procura por esses produtos e, consequentemente, mais petróleo será necessário. Ou seja, com as constantes altas nos preços do petróleo, o lucro das exploradoras e produtoras do insumo está crescendo no mesmo ritmo e dá a elas condições de investir em novas fontes energéticas. As tecnologias mais caras estão vão sendo viabilizadas de acordo com a escassez da matéria mais fácil.

O custo para produzir óleo a partir da rocha é muito mais elevado. Para que essa prática torne-se economicamente viável, o preço do petróleo teria que aumentar. E, com o patamar que alcançou hoje, todos os países que possuem reservas estão trabalhando em prol do xisto, mesmo com as questões ambientais que advém desta produção no tocante à emissão de gases.

A tecnologia de extração de Xisto desenvolvida pela SIX, denominada Petrosix, tem como principal característica a simplicidade operacional: o xisto minerado a céu aberto passa por um britador que o reduz a pedras de 6 a 70 milímetros.

Esse material é levado a uma retorta para sofrer a pirólise sob uma temperatura de aproximadamente 500 graus centígrados. A ação do calor libera o conteúdo orgânico na forma de óleo e gás.

A viabilidade técnica do Petrosix foi comprovada com a entrada em operação da Usina Protótipo do Irati (UPI), em 1972. Já o início da produção do Modulo Industrial em plena escala, em dezembro de 1991, marcou a consolidação da tecnologia por parte da Petrobras. Vale lembrar que estive visitando esta usina cerca de 20 anos atrás e me lembro que, na ocasião, diziam que seria viável quando o petróleo chegasse a US$ 60 o barril.

Na atualidade, o processo Petrosix se configura como o único processo contínuo testado industrialmente, de grande eficiência, e que, embora desenvolvido para os xistos pirobetuminosos da formação Irati, no Brasil, pode ser adaptado para a maioria dos xistos pirobetuminosos existentes em outras reservas no mundo. Isso explica o crescente interesse que este processo vem despertando na atualidade, e confere à Petrobras uma posição de domínio tecnológico nesse segmento, podendo, graças a alta incessante do Barril de Petróleo, atrair investidores internacionais para desenvolver parcerias estratégicas com o Brasil.

Desta forma, além do nosso pré-sal, temos o Xisto que não pode ser dispensado como alternativa no futuro energético do País e do mundo.

Xisto Betuminoso

O xisto betuminoso possui atributos de carvão e de petróleo e é uma variedade carbonífera mais nova que a hulha. Por destilação fracionada, a seco, produz gasolina, gás combustível, enxofre, etc.. Entretanto, trata-se de um processo poluente e economicamente desvantajoso. O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais de xisto betuminoso.

O xisto é uma camada de rocha sedimentar, originada sob temperaturas e pressões elevadas, contendo matéria orgânica, disseminada em seu meio mineral. É um minério (portanto fonte de energia não renovável) impregnado com 5 a 10% de material oleoso semelhante ao petróleo.

Existem dois tipos de xisto, o xisto betuminoso e o pirobetuminoso, cujas diferenças são as seguintes:

• no xisto betuminoso, a matéria orgânica (betume) disseminada em seu meio é quase fluida, sendo facilmente extraída;
• no xisto pirobetuminoso, a matéria orgânica (querogênio), que depois será transformada em betume, é sólida à temperatura ambiente.

O óleo de xisto refinado é idêntico ao petróleo de poço, sendo um combustível muito valorizado.

O Brasil tem um dos maiores volumes mundiais de xisto: reservas de 1,9 bilhão de barris de óleo, 25 milhões de toneladas de gás liquefeito, 68 bilhões de metros cúbicos de gás combustível e 48 milhões de toneladas de enxofre só na formação Irati, nos estados de São Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Mato Grosso do Sul e Goiás.

A Petrobrás concentra suas operações na jazida de São Mateus do Sul, onde o minério é encontrado em duas camadas: a camada superior de xisto com 6,4 metros de espessura e teor de óleo de 6,4%, e a camada inferior com 3,2 metros de espessura e teor de óleo de 9,1%.

A primeira extração de xisto no Brasil aconteceu em 1884, na Bahia. Em 1935, em São Mateus do Sul, Paraná, uma usina instalada por Roberto Angewitz chegou a produzir 318 litros de óleo de xisto por dia. Em 1949, o governo federal decidiu investigar cientificamente as potencialidades do xisto e a viabilidade econômica de sua industrialização. Um ano depois, era criada a Comissão de Industrialização do Xisto Betuminoso (CIXB), para estudar a construção de uma usina na cidade de Tremembé, em São Paulo, com capacidade para produzir 10 mil barris diários de óleo de xisto.

Créditos de Carbono

O Protocolo de Quioto foi um acordo internacional que estipulou metas de redução de emissão dos gases do efeito estufa até 2012. Países mais poluidores, classificados como pertencentes ao Anexo I, se comprometeram a baixar suas emissões dentro do prazo estipulado. Entre eles estão Japão e União Européia.

A atuação das nações no nível de emissões da mesma se dá por uma legislação restritiva a suas indústrias, forçando-as a investir na redução da emissão de gases de efeito estufa de forma a atingir as metas propostas pelo Protocolo de Quioto em 1997, referentes ao nível de emissões em 1990.

Todo país em desenvolvimento (não pertencente ao Anexo I) que implantar tecnologias propostas pelo MDL (mecanismos de desenvolvimento limpo) podem gerar CRE's (certificados de redução de emissão). Se uma termelétrica for substituída por uma usina de energia solar ou eólica, certamente muitas toneladas de dióxido de carbono deixarão de ser liberados todos os anos. Dessa forma, para cada tonelada de dióxido de carbono que deixa de ser produzida, um CRE é obtido.

O crédito de carbono nada mais é do que um CRE, o qual pode ser comercializado em bolsa. Dessa forma, os países do anexo I que não conseguirem atingir as metas de redução de emissão de gases de efeito estufa podem comprar esses créditos de carbono gerados por outras nações ou empresas. Ao passo que, indústrias do Anexo I que reduzem suas emissões abaixo do estipulado ou países em desenvolvimento que reduzem suas emissões através do MDL podem vender seus CRE's para outros.

Na BM&F já é possível comprar e vender créditos de carbono. Os créditos de carbono são contabilizados através da seguinte relação: 1 tonelada de dióxido de carbono que deixa de ser produzida equivale a um crédito de carbono. Há outros gases que também contribuem para o efeito estufa em proporções distintas. O metano, por exemplo, é 21 vezes mais poluente que o dióxido de carbono, portanto, reduzir 1 tonelada de metano produzida significa obter 21 créditos de carbono. 1 tonelada de dióxido de carbono está cotada hoje em US$15,00 ou US$18,00. Considerando que há um ano custavam US$5,00; estima-se que o valor deve subir para US$30,00 ou US$40,00 no período de implantação da meta imposta pelo Protocolo de Quioto.

Um exemplo dessa situação é a extração do petróleo em plataformas marítimas. Aquela flama que se vê saindo de uma chaminé é do metano sendo queimado e transformado em dióxido de carbono antes de ser liberado para a atmosfera. É menos impactante lançar ao ar livre o dióxido de carbono do que o metano, que possui capacidade de agravar o efeito estufa 21 vezes maior. A solução tem sido simplesmente queimar este gás.

O Brasil está em posição privilegiada neste contexto. Sendo um país que utiliza amplamente seus recursos hídricos, acaba por ter um índice de emissões inferior ao dos países desenvolvidos, podendo vender estas "cotas" de poluição.

Porém o futuro não parece ser tão promissor para o Brasil quanto parece. O baixo investimento no setor hidroelétrico e a iminente saturação de sua demanda de energia o colocou em uma situação complicada economica e estrategicamente. A meta de crescimento de 5% ao ano anunciada por Lula para os próximos 4 anos implica uma demanda energética para a qual não há oferta suficiente para suportar.

O plano do governo é instalar termelétricas, as quais são altamente poluentes e possuem baixo nível de produtividade. Dessa forma, a nossa vantagem no mercado de créditos de carbono fica seriamente ameaçada.

Migração

Chamamos de migração o caminho que o petróleo faz do ponto onde foi gerado até onde será acumulado. Devido a alta pressão e temperatura, os hidrocarbonetos são expelidos das rochas geradoras, e migram para as rochas adjacentes . A partir da migração é que o petróleo terá chances de se acumular em um reservatório e formar reservas de interesse econômico.

A migração ocorre em dois estágios:

Migração primária: movimentação dos hidrocarbonetos do interior das rochas fontes e para fora destas;

Migração secundária: em direção e para o interior das rochas reservatórios.

A próxima etapa é a acumulação. Devidos a falhas estruturais no subsolo, ou então devido a variações nas propriedades físicas das rochas, o processo de migração é interrompido e os hidrocarbonetos vão se acumulando nas rochas reservatórios.

As rochas reservatórios devem ser porosas e permeáveis, pois o petróleo pode ser encontrado nos espaços existentes nestas rochas, e ele só poderá ser extraído se a rocha for permeável. A rocha, ou conjunto de rochas que deverá ser capaz de aprisionar o petróleo após sua formação, evitando que ele escape, são as armadilhas.

Bacias Sedimentares

As rochas sedimentares são derivadas de restos e detritos de outras rochas pré-existentes. O intemperismo faz com que as rochas Magmáticas, Metamórficas ou Sedimentares estejam constantemente sendo alteradas. O material resultante é transportado pela água, vento ou gelo e finalmente depositado como um sedimento. Deve haver então, uma compactação ou cimentação do material para ele se transformar em uma rocha sedimentar.

O Brasil possui 6.430.000 km2 de bacias sedimentares, dos quais 4.880.000 km2 em terra e 1.550.000 km2 em plataforma continental. No entanto, para a formação de petróleo é necessário que as bacias tenham sido formadas em condições muito específicas. Normalmente, são áreas em que sucessões espessas de sedimentos marinhos foram soterrados à grandes profundidades.

A maioria dos hidrocarbonetos explorados no mundo inteiro provêm de rochas sedimentares. Em termos de idade, praticamente 60% provêm de sedimentos cenozóicos, pouco mais de 25% de depósitos mesozóicos e cerca de 15% de sedimentos paleozóicos. No Brasil, a maior parte da produção está ligada a sedimentos mesozóicos. Existem dois tipos de bacias petrolíferas:

Onshore:
Ocorre quando a bacia encontram-se em terra. São originadas de antigas bacias sedimentares marinhas;

Offshore:
Ocorre quando a bacia está na plataforma continental ou ao longo da margem continental.

A maioria das bacias petrolíferas brasileiras encontram-se offshore. A exploração de petróleo onshore é muito reduzida no Brasil, devido ao baixo potencial de nossas bacias em terra.separadas de acordo com a sua era geológica de origem.

Geologia do Petróleo

As primeiras plantas apareceram a 400 milhões de anos, no período Devoniano, entretanto o primeiro grande desenvolvimento dessa flora deu origem aos depósitos de carvão do Período carbonífero. A principal fonte de matéria orgânica antes do período Devoniano deve ter sido de origem marinha.

Do período Pré-Cambriano até o Devoniano o maior produtor de matéria orgânica foi o fitoplâncton, que ao morrer se depositou no fundo dos oceanos, tornando-se parte dos sedimentos e formando os folhetos ricos em matéria orgânica.

Ao longo da história houve dois momentos de produção máxima de fitoplancton:

Ordoviciano Þ Siluriano – 500 a 400 milhões de anos,
Jurássico Þ Cretáceo -195 a 65 milhões de anos.

Estes dois períodos coincidiram com a elevação do nível dos mares, inundando grandes depressões territoriais, em que o fitoplâncton se desenvolveu associado a nutrientes marinhos. Ao morrer em ambiente anaeróbio formou leitos ricos em matéria orgânica, por isso são denominados rochas-fonte.

As rochas-fonte normalmente são folhedos e contém cerca de 90 % da matéria orgânica presente nos sedimentos. O maior volume de rochas-fonte são do período Jurássico-Cretáceo, períodos responsáveis por mais de 70% dos recursos mundiais de petróleo.

Do período Paleozóico, que não apresenta grandes diferenças em termos de abundância de fitoplâncton em relação ao Jurássico-Cretáceo, o nível de óleo crú é bem menor.

Pode-se dizer também que o petróleo tem uma origem mista devido a decomposição de matéria orgânica de origem animal e vegetal. O ambiente adequado para a formação do petróleo necessita condições de manutenção de vida intensa e posteriormente, elementos de proteção contra oxidação e a destruição bacteriana.

Os seres mais comuns encontrados nestes sedimentos são foraminíferos, pequenos crustáceos, partes de animais maiores. Entre os vegetais cita-se os dinoflagelados e as diatomáceas. A lama resultante dessa sedimentação é denominada SAPROPEL, cuja principal matéria prima são as substâncias graxosas (sapropelitos=formação de hidrocarboneto).

Denomina-se maturação a conversão de matéria orgânica em petróleo. Este processo pode ser dividido em três etapas:

Diagênese: Logo após a deposição tem início a decomposição bioquímica da matéria orgânica, gerando o metano biogênico. Com o aumento de pressão e temperatura a matéria orgânica é convertida em em querogêno – matéria orgânica amorfa com C, H e O.

Catagênese: com o aumento da pressão o querogêno se altera e a maioria do óleo cru é formado. Durante essa fase as moléculas maiores irão se dividir em moléculas menores e mais simples – craqueamento.

Metagênese: no estágio final de formação do querogêneo e do óleo cru produz-se gás natural, principalmente na forma de metano e o carbono residual é deixado na rocha-fonte.

A principal fonte de óleo cru é o fitoplâncton, mas também estão presentes restos de plantas terrestres, bactérias e zooplâncton. Dos três tipos de querogênio já identificados, cada qual produz diferentes compostos durante a maturação, com respectivas variações em C/H ou O/C.
A formação de petróleo e gás natural não depende apenas da composição da matéria orgânica original, mas também do aumento de temperatura, isto é, do gradiente geotérmico.

O petróleo é formado a partir do querogênio. Quando as temperaturas estão em torno de 50 ºC as quantidades formadas são muito pequenas, aumentando, sem apresentar alteração estrutural, em torno de 100 ºC. Mas ao atingir 150 ºC ocorre o craqueamento, mesmo que o aquecimento dê por um curto período.

O primeiro gás a ser produzido contém compostos entre C4 -C10 , chamando de gás úmido (wet gas), mas com o aumento de temperatura e consequentemente o craqueamento, é gerado C1 – C3 – gasoso, dito gás seco (dry gas).

Em essência, o fator mais importante para a geração de petróleo é o gradiente geotérmico que pode variar de bacia para bacia sedimentar. As rochas-fonte que se localizam em zonas rasas não geram petróleo.

Além do gradiente geotérmico, o tempo também é fator importante na formação de petróleo. Assume-se que diferentes volumes de petróleo seriam gerados de rochas-fonte similares se elas estiverem sujeitas a mesma temperatura, mas em intervalos de tempo diferentes.

Considera-se que as rochas-fonte sujeitas a temperaturas de 50 oC por 30 Milhões de anos não seriam suficientemente aquecidas para gerar petróleo, mas sim somente “metano biogênico”. Já as rochas aquecidas por um período similar a 190 oC poderiam gerar gás natural.

Devido a variações no gradiente geotérmico, profundidade e duração do soterramento pode haver variações de bacia sedimentar no tempo decorrido para gerar petróleo.

3E Neusa Demétrio - Taboão da Serra

Mais uma turma a qual eu dedico esse espaço