Por George de Souza Mustafá, Luis Henrique Piva, Sean Patrick Bradley,
Sérgio de Mattos Fonseca, Wilton Oliveira Arruda*
CONTEXTO
Dentro do contexto do Protocolo de Quioto, os países membros concordam em reduzir tanto as emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) quanto o tamanho dos estoques atmosféricos destes gases. O principal foco destas reduções fica com os países desenvolvidos listados no ANEXO 1 da Convenção – Quadro das Nações Unidas para as Mudanças Climáticas, que terão que reduzir emissões em vários pontos de suas matrizes energéticas, nos sistemas industriais, florestais, agrícolas e urbanos. Com a introdução do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) será possível a implantação de projetos específicos visando realizar essas reduções nos países em desenvolvimento. Com isso em mente, este artigo pretende apresentar uma metodologia que facilita a identificação de técnicas de minimização e seqüestro de carbono.
O protocolo de Quioto e em particular o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo têm objetivos múltiplos que incluem conceitos de equidade e desenvolvimento sustentável para que o acordo seja realizado num contexto de melhoria na qualidade de vida para todos os povos. No entanto, a meta geral numa visão técnica pode ser descrita como o estabelecimento de um sistema biogeoquímico no qual os Gases de Efeito Estufa estejam em um equilíbrio dinâmico que não ameace a sustentabilidade dos sistemas sociais e ambientais do planeta. Em apoio a esta meta básica é noção de que somos capazes de modificar a quantidade de GEE na atmosfera através de diferentes técnicas, processos e procedimentos. O problema, em escala global, é de modificar os fluxos de carbono entre os vários estoques mundiais de forma a transferir carbono (e outros GEEs) do estoque atmosférico para outros estoques como o oceânico e biológico restabelecendo um equilíbrio aceitável.
Nesta figura observa-se que os estoques de carbono nos reservatórios petrolíferos e oceânicos representam os mais significativos para a manutenção do equilíbrio dinâmico global. Os estoques petrolíferos são importantes por que representam “transferências” feitas em épocas remotas que estão rapidamente sendo desfeitos por ação antrópica. Os oceanos tem sido o grande sistema de captação de carbono mas as taxas de captação são mais compatíveis com tempos geológicos e não acompanham as mudanças rápidas provocadas pelos homens.
MINIMIZAÇÃO E SEQUESTRO
Frente a este quadro de mudança nos fluxos mundiais, é fácil identificar a necessidade de reformular os sistemas industriais, urbanos e até ambientais de forma a contribuir para reverter o processo de acumulo de GEE na atmosfera. Neste sentido, existem, basicamente, duas estratégias para alterar os fluxos no ciclo de carbono. Primeiro podemos modificar os sistemas para evitar emissões de carbono (carbon emission avoidance), ou seja, mudar tecnologias e procedimentos de forma a reduzir ou até eliminar as emissões de carbono sem deixar de suprir demandas. A segunda estratégia é a captação ou “seqüestro” de carbono já em estado gasoso que está sendo emitido para atmosfera ou que já se incorporou a esta. O seqüestro envolve, então, a transferência deste gás carbônico para um outro estoque qualquer.
Como estamos lidando com gases de permanências elevadas não vai ser o suficiente começar a minimizar emissões daqui por diante. Para estabelecer um novo equilíbrio que seja sustentável, será necessário utilizar ambas as técnicas de minimização e de seqüestro.
METODOLOGIA DAS TECNOLOGIAS LIMPAS
Para identificar e desenvolver técnicas apropriadas para efetivar estas mudanças nos fluxos de carbono é essencial buscar um entendimento mais específico sobre a diferença entre métodos associados com minimização e aqueles associados com seqüestro. De início, podemos declarar que há mais benefícios ambientais com técnicas de minimização. Apoiando-se em metodologias desenvolvidas dentro do âmbito de tecnologias limpas é possível entender minimização e seqüestro como dois pólos no qual a minimização apresenta melhores resultados em termos de eficiências materiais e energéticas porque elimina etapas posteriores de mitigação e remediação. Ou seja, evitar a emissão implica evitar gastos associados com seqüestro.
Em sistemas industriais, técnicas que visam a remoção ou tratamento de resíduos somente no fim do processo são chamados de soluções “fim de tubo”, e apesar de ainda ser uma parte importante dos processos industriais são atualmente reconhecidos como soluções ineficientes e geradoras de muitos impactos ambientais. Soluções focalizadas no “fim de tubo” representam o pior caso numa seqüência de técnicas que visam reduzir desperdício e minimizar impactos ambientais. Tecnologias limpas visam aproximar cada vez mais sistemas de emissão zero segundo a seguinte hierarquia:
ETAPAS – TECNOLOGIAS LIMPAS
Alteração do produto
Alteração do Processo
Otimização de Processo
Melhorias Operacionais
Reutilização
Tratamento
Disposição
Figura 02
Trazendo esta metodologia para o contexto de mudanças climáticas é possível aplicá-la a outros sistemas desenvolvendo uma hierarquia mais genérica porém paralela a das tecnologias limpas (Figura 03).
ETAPAS – TECNOLOGIAS LIMPAS ETAPAS - OUTROS SISTEMAS
Alteração do produto Evitar Problema
Alteração do Processo Gerenciamento
Manejo
Planejamento
Otimização de Processo
Melhorias Operacionais
Reutilização Mitigação
Tratamento Remediação
Disposição Sistema fora de Controle
Figura 03
EVITAR O PROBLEMA
Em cada um dos sistemas responsáveis para a geração de GEE podemos através desta metodologia identificar técnicas e medidas que tendam mais para minimização (evitar problema, ou manejo etc.) ou mais para seqüestro (mitigação, remediação). As melhores técnicas no topo da hierarquia evitam a geração de carbono e outros GEEs. Normalmente isto envolve mudanças radicais em tecnologia ou alterações em padrões de comportamento e/ou demandas.
GERENCIAMENTO / MANEJO / PLANEJAMENTO
O segundo nível de consideração em sistemas industriais está subdivido em três etapas: alteração do processo, otimização de processo, e melhorias operacionais tem paralelo em outros sistemas através de uma ampla gama de técnicas de gerenciamento, manejo e planejamento que modificam estes sistemas reduzindo as emissões. A distinção entre as modificações tecnológicas focalizadas em equipamentos e aquelas que visam a melhora do capital humano são menos aparentes em sistemas urbanos e florestais e por isso serão objeto de estudos posteriores.
MITIGAÇÃO E REMEDIAÇÃO
Quando se fala de técnicas de mitigação e de remediação no fundo trata-se de técnicas de seqüestro. Então isto representa a divisa entre técnicas que evitam a geração de GEEs e técnicas corretivas que visam a remoção de substâncias já geradas. Técnicas de mitigação normalmente visam transferência do problema de um lugar para um outro considerado menos danoso enquanto técnicas de remediação visam a redução do impacto do problema freqüentemente sem realmente solucioná-lo.
SISTEMA FORA DE CONTROLE
O equivalente à disposição industrial em outros sistemas é um sistema fora de controle. Às vezes, isto pode envolver tentativas fracas a medidas corretivas, mas são sempre limitadas em escopo nunca abordando o problema de forma sistêmica.
Portanto, com esta estrutura conceitual seremos capazes de identificar e priorizar entre vários sistemas as técnicas que podem ser utilizadas para reduzir o efeito estufa. Serão apresentados a seguinte vários exemplos de técnicas em diferentes sistemas responsáveis para gases de efeito estufa. Os sistemas apresentados (industrial, florestal, agrícola e urbano) poderiam ter outras divisões, tratando, por exemplo, as questões energéticas separadas das industriais ou tratando resíduos sólidos fora do contexto urbano mas o intuito principal é de ilustrar a gama de técnicas possíveis e como elas podem ser avaliadas em termos holísticos visando aumentar benefícios ambientais gerais.
SISTEMAS INDUSTRIAIS
Os processos industriais que geram emissões atmosféricas e as respectivas concentrações médias de dióxido de carbono (CO2) nestas emissões são apresentados na tabela abaixo.
Como pode ser observado, a maioria desses processos descarrega as emissões diretamente na atmosfera. Em alguns casos, principalmente devido à alta concentração, o CO2 é normalmente comercializado ou aproveitado pelo próprio processo.
Processos
Produtos
CO2
(% v)
Destino
Combustão Gás natural 8 – 9 Atmosfera
Óleo combustível 12 – 13 Atmosfera
Biomassa 15 – 18 Atmosfera
Calcinação do calcário Cimento 25 - 32 Atmosfera
Cal > 99 Atmosfera
Siderúrgico Ferro-liga 15 - 30 Atmosfera
Reforma de gás natural Fertilizantes 60 - 70 Comercialização
Hidrogênio > 99 Comercialização
Fermentação aeróbia Álcool e açúcar > 99 Atmosfera
Bebidas > 99 Comercialização
Petroquímico Óxido de eteno 65 - 70 Comercialização
Carbonatos Barrilha > 99 Comercialização
Com relação a quantidade de CO2 gerada, os três principais processos em ordem decrescente são: combustão de gás natural, cimento e ferro-liga. Portanto, apesar da combustão de gás natural apresentar a menor concentração de CO2 nas emissões gasosas (8 – 9 %v), é o processo industrial que gera maior volume de emissões para a atmosfera.
Técnicas para eliminar ou minimizar a geração de carbono e técnica para seqüestrar carbono no processo de combustão:
SISTEMA INDUSTRIAL
ETAPA TÉCNICA
Substituição do produto Substituir combustíveis fósseis por fontes alternativas de energia.
Substituir combustíveis fósseis por biomassa renovável.
Substituir óleo combustível por gás natural.
Substituição do processo Avaliar a substituição do uso de energia química de combustíveis por energia elétrica (hidrelétrica).
Implementar a cogeração de eletricidade.
Otimização do processo Aumentar a eficiência energética de caldeiras, fornos, motores e outros equipamentos que geram ou consomem energia.
Otimizar energeticamente os processos produtivos.
Melhorias operacionais Revisar os procedimentos operacionais dos equipamentos que geram ou consomem energia.
Reutilização Injetar no subsolo (poços de petróleo etc.).
Reutilizar como matéria-prima para a indústria.
Armazenar em minas desativadas.
Tratamento Absorver quimicamente em solventes seletivos.
Adsorver em adsorventes seletivos.
Disposição Descarregar na atmosfera.
Técnicas para eliminar ou minimizar a geração de carbono e técnica para seqüestrar carbono no processo de produção de cimento:
SISTEMA INDUSTRIAL
ETAPA TÉCNICA
Substituição do produto Pesquisar outras ligas que não gerem CO2 na sua fabricação.
Substituir combustíveis fósseis por fontes alternativas de energia.
Substituir combustíveis fósseis por biomassa renovável.
Substituir óleo combustível por gás natural.
Substituição do processo Pesquisar minérios não carbonatados para produção de CaO.
Avaliar a substituição do uso de energia química de combustíveis por energia elétrica (hidrelétrica).
Implementar a cogeração de eletricidade.
Otimização do processo Aumentar a eficiência energética de caldeiras, fornos, motores e outros equipamentos que geram ou consomem energia.
Otimizar energeticamente os processos produtivos.
Melhorias operacionais Revisar os procedimentos operacionais dos equipamentos que geram ou consomem energia.
Reutilização Injetar no subsolo (poços de petróleo etc.).
Reutilizar como matéria-prima para a indústria.
Armazenar em minas desativadas.
Tratamento Absorver quimicamente em solventes seletivos.
Adsorver em adsorventes seletivos.
Disposição Descarregar na atmosfera.
Técnicas para eliminar ou minimizar a geração de carbono e técnica para seqüestrar carbono no processo de combustão:
SISTEMA INDUSTRIAL
ETAPA TÉCNICA
Substituição do produto Pesquisar novos materiais para substituir o ferro e suas ligas.
Substituir combustíveis fósseis por fontes alternativas de energia.
Substituir combustíveis fósseis por biomassa renovável.
Substituir óleo combustível por gás natural.
Substituição do processo Pesquisar outros agentes redutores que não sejam à base de carbono.
Avaliar a substituição do uso de energia química de combustíveis por energia elétrica (hidrelétrica).
Implementar a cogeração de eletricidade.
Otimização do processo Aumentar a eficiência energética de caldeiras, fornos, motores e outros equipamentos que geram ou consomem energia.
Otimizar energeticamente os processos produtivos.
Melhorias operacionais Revisar os procedimentos operacionais dos equipamentos que geram ou consomem energia.
Reutilização Injetar no subsolo (poços de petróleo etc.).
Reutilizar como matéria-prima para a indústria.
Armazenar em minas desativadas.
Tratamento Absorver quimicamente em solventes seletivos.
Adsorver em adsorventes seletivos.
Disposição Descarregar na atmosfera.
Estes exemplos demonstram como as técnicas de minimização e seqüestro podem ser priorizadas. Além disso esta abordagem leva a um entendimento mais detalhado dos sistemas em questão facultando o desenvolvimento de técnicas inovadoras.
Fonte: Artigo elaborado para o Instituto Internacional de Educação do Brasil IIEB, durante o II Curso “Ciclo do Carbono”.
Os Autores*
George de Souza Mustafá – Universidade de Salvador- mustafa@unifacs.br
Luis Henrique Piva – Prefeitura de Palmas - TO
email: lhpiva@bol.com.br e amatur@uol.com.br
Sean Patrick Bradley – Cientista Ambiental - Arquitetura e Urbanismo Ltda – FFA.
email: spbradley@ig.com.br
Sérgio de Mattos Fonseca – APREC Ecossistemas Costeiros - e
mail: aprec@aprec.org.br
Wilton Oliveira Arruda – Conselho Nacional de Recursos Hídricos - MMA/SRH/OEA -
email: wilthon.arruda@cnrh-srh.gov.br e bioecos@ig.com.br
