O Gás Natural
Atualizado em 27-Nov-2000.
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Os choques do petróleo nos anos 70, seguidos da alta das taxas de juros internacionais, impuseram a revisão da política energética nacional. As diretrizes fundamentais foram a substituição do petróleo importado e a conservação de energia, para minimizar o impacto do aumento dos preços do petróleo no mercado internacional sobre a economia brasileira.
Uma das medidas tomadas para efetuar essa substituição foi o aumento da produção nacional de petróleo e o incremento do uso do gás natural, o que, aliado à necessidade de se acelerar o desenvolvimento minimizando os impactos ambientais, projeta para esse combustível um importante papel no atendimento da crescente demanda de energia primária do Brasil. Assim, podemos citar a política adotada pelo Governo Federal, a qual tem o firme propósito de elevar dos atuais 2,7% para cerca de 12% a participação do gás natural na matriz energética nacional no ano de 2010.
O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves, que, à temperatura ambiente e pressão atmosférica, permanece no estado gasoso.
Na natureza, ele é encontrado acumulado em rochas porosas no subsolo, freqüentemente acompanhado por petróleo, constituindo um reservatório.
O gás natural é dividido em duas categorias: associado e não-associado. Gás associado é aquele que, no reservatório, está dissolvido no óleo ou sob a forma de capa de gás. Neste caso, a produção de gás é determinada basicamente pela produção de óleo. Gás não-associado é aquele que, no reservatório, está livre ou em presença de quantidades muito pequenas de óleo. Nesse caso só se justifica comercialmente produzir o gás. As figuras 1a e 1b ilustram essa questão.
Fig. 1a: Reservatório produtor de óleo e gás associado.
Fig. 1b: Reservatório produtor de gás não-associado.
A composição
do gás natural pode variar bastante, de campo para campo, o que depende de
ele estar associado ou não ao óleo e também de ter sido ou não processado
em unidades industriais. Ele é composto predominantemente de metano, etano,
propano e, em menores proporções, de outros hidrocarbonetos de maior peso
molecular. Normalmente, apresenta baixos teores de contaminantes, como nitrogênio,
dióxido de carbono, água e compostos de enxofre. A figura 2 apresenta composições típicas para o gás
na forma como é produzido (associado e não-associado) e após processamento
numa UPGN (Unidade de Processamento de Gás Natural), processo que está explicado
no item Processamento.
Fig. 2: Composições típicas do gás natural, em % volumétrico
2- Gás do campo de Merluza, Bacia de Santos, SP.
3- Saída da UPGN-Candeias, Bahia.
Obs.: riqueza é a denominação que se dá a concentração, no gás natural, de hidrocarbonetos com peso molecular igual ou maior que o propano.
3. Características e Propriedades
O manuseio do gás natural requer alguns cuidados, pois ele é inodoro, incolor, inflamável e asfixiante quando aspirado em altas concentrações. Geralmente, para facilitar a identificação de vazamentos, compostos à base de enxofre são adicionados ao gás em concentrações suficientes para lhe dar um cheiro marcante, mas sem lhe atribuir características corrosivas, num processo conhecido como odorização.
Por já estar no estado gasoso, o gás natural não precisa ser atomizado para queimar. Isso resulta numa combustão limpa, com reduzida emissão de poluentes e melhor rendimento térmico, o que possibilita redução de despesas com a manutenção e melhor qualidade de vida para a população.
As especificações do gás para consumo são ditadas pela Portaria N0 41 de 15 de abril de 1998, emitida pelo Agência Nacional do Petróleo, a qual agrupou o gás natural em 3 famílias, segundo a faixa de poder calorífico. O gás comercializado no Brasil enquadra-se predominantemente no grupo M (médio), cujas especificações são:
Hoje, o gás natural consumido no País provém de jazidas nacionais e de importação da Bolívia, estando em estudo a importação de gás da Argentina e da África.
Um sistema de suprimento de gás natural pode ser dividido nas seguintes atividades interligadas: Exploração, Produção, Processamento, Transporte e Distribuição.
A exploração é a etapa inicial do processo e consiste em duas fases: a pesquisa, onde é feito o reconhecimento e o estudo das estruturas propícias ao acúmulo de petróleo e/ou gás natural, e a perfuração do poço, para comprovar a existência desses produtos em nível comercial.
( Produção ) ( Processamento ) ( Transporte ) ( Distribuição )
Ao ser produzido, o gás deve passar inicialmente por vasos separadores, que são equipamentos projetados para retirar a água, os hidrocarbonetos que estiverem em estado líquido e as partículas sólidas (pó, produtos de corrosão, etc.). Daí, se estiver contaminado por compostos de enxofre, o gás é enviado para Unidades de Dessulfurização, onde esses contaminantes serão retirados. Após essa etapa, uma parte do gás é utilizada no próprio sistema de produção, em processos conhecidos como reinjeção e gas lift, com a finalidade de aumentar a recuperação de petróleo do reservatório. O restante do gás é enviado para processamento, que é a separação de seus componentes em produtos especificados e prontos para utilização.
A produção
do gás natural pode ocorrer em regiões distantes dos centros de consumo
e, muitas vezes, de difícil acesso, como, por exemplo, a floresta amazônica
e a plataforma continental. Por esse motivo, tanto a produção como o
transporte normalmente são atividades críticas do sistema. Em plataformas
marítimas, por exemplo, o gás deve ser desidratado antes de ser enviado
para terra, para evitar a formação de hidratos, que são compostos sólidos
que podem obstruir os gasodutos. Outra situação que pode ocorrer é a
reinjeção do gás para armazenamento no reservatório se não houver consumo
para o mesmo, como na Amazônia. Atualmente, dez estados da Federação
possuem sistemas de produção de gás natural, sendo o Rio de Janeiro
o maior deles (figura 3).
Fig. 3: Produção de gás natural no Brasil , por estado, em 1999 (mil m3/dia).
( Exploração ) ( Processamento ) ( Transporte ) ( Distribuição )
Nesta
etapa, o gás segue para unidades industriais, conhecidas como UPGN
(Unidades de Processamento de Gás Natural), onde ele será desidratado
(isto é, será retirado o vapor d'água) e fracionado, gerando as seguintes
correntes: metano e etano (que formam o gás processado ou residual);
propano e butano (que formam o GLP - gás liquefeito de petróleo ou
gás de cozinha); e um produto na faixa da gasolina, denominado C5+
ou gasolina natural. A figura 4 apresenta um esquema simplificado de uma
UPGN, com representação de suas principais correntes e produtos.
Fig. 4: Esquema simplificado de uma Unidade de Processamento de Gás Natural.
( Exploração ) ( Produção ) ( Transporte ) ( Distribuição )
No
estado gasoso, o transporte do gás natural é feito por meio de dutos
ou, em casos muito específicos, em cilindros de alta pressão (como
GNC - gás natural comprimido). A figura 5 mostra a rede com os principais de gasodutos
do Brasil. No estado líquido (como GNL - gás natural liquefeito),
pode ser transportado por meio de navios, barcaças e caminhões criogênicos,
a -160 °C, e seu volume é reduzido em cerca de 600 vezes, facilitando
o armazenamento. Nesse caso, para ser utilizado, o gás deve ser
revaporizado em equipamentos apropriados.
Fig. 5: Principais Gasodutos do Brasil, em 2000.
( Exploração ) ( Produção ) ( Processamento ) ( Distribuição )
A distribuição é a etapa final do sistema, quando o gás chega ao consumidor, que pode ser residencial, comercial, industrial ou automotivo. Nesta fase, o gás já deve estar atendendo a padrões rígidos de especificação e praticamente isento de contaminantes, para não causar problemas aos equipamentos onde será utilizado como combustível ou matéria-prima. Quando necessário, deverá também estar odorizado, para ser detectado facilmente em caso de vazamentos.
( Exploração ) ( Produção ) ( Processamento ) ( Transporte )
O
gás natural, após tratado e processado, é utilizado largamente
em residências, no comércio, em indústrias e em veículos. Nos
países de clima frio, seu uso residencial e comercial é predominantemente
para aquecimento ambiental. Já no Brasil, esse uso é quase exclusivo
em cocção de alimentos e aquecimento de água. Na indústria,
o gás natural é utilizado como combustível para fornecimento
de calor, geração de eletricidade e de força motriz, como matéria-prima
nos setores químico, petroquímico e de fertilizantes, e como
redutor siderúrgico na fabricação de aço. Na área de transportes,
é utilizado em ônibus e automóveis, substituindo o óleo diesel,
a gasolina e o álcool. A figura 6 ilustra a participação dos diversos setores
na utilização do gás, no Brasil.
Fig. 6: Utilização de gás natural no Brasil, por setores, média de 1999 (mil m3/dia).
Obs.: Não está incluído o gás consumido internamente na Petrobras para produção e refino de petróleo.
A política de preços para o gás natural importado da Bolívia e o fornecido pela Petrobras às Companhias Estaduais de Gás é de responsabilidade do Governo Federal, através do Ministério das Minas e Energia e do Ministério da Fazenda.
Está em andamento uma grande expansão da utilização do gás natural para geração de energia elétrica. Além disso, existe a expectativa de que, com o avanço da tecnologia de compressão para uso automotivo e com a aplicação da tecnologia de liquefação, transporte e regaseificação, sejam criadas novas oportunidades para diversificação do uso do gás natural, contribuindo para o aumento de sua participação na matriz energética brasileira.
O gás natural apresenta riscos de asfixia, incêndio e explosão. Em sua origem poderá ter ou não odor, conforme a presença ou ausência de compostos naturais de enxofre. Na etapa de distribuição, geralmente ele é odorizado, para facilitar sua detecção em vazamentos em concentrações bem mais baixas que o mínimo necessário para provocar combustão ou prejuízo à saúde.
Por ser mais leve que o ar, o gás natural tende a se acumular nas partes mais elevadas quando em ambientes fechados. Para evitar risco de explosão, devem-se evitar, nesses ambientes, equipamentos elétricos inadequados, superfícies superaquecidas ou qualquer outro tipo de fonte de ignição externa.
Em caso de fogo em locais com insuficiência de oxigênio, poderá ser gerado monóxido de carbono, altamente tóxico. A aproximação em áreas onde ocorrerem vazamentos só poderá ser feita com uso de aparelhos especiais de proteção respiratória cujo suprimento de ar seja compatível com o tempo esperado de intervenção, controlando-se permanentemente o nível de explosividade.
Os vazamentos com ou sem fogo deverão ser eliminados por bloqueio da tubulação alimentadora através de válvula de bloqueio manual. A extinção do fogo com extintores ou aplicação de água antes de se fechar o suprimento de gás poderá provocar graves acidentes, pois o gás pode vir a se acumular em algum ponto e explodir.
Os equipamentos próximos ao fogo e sujeitos à sua ação deverão ser mantidos resfriados com água. Os dispositivos de segurança deverão ser submetidos periodicamente a testes de funcionalidade.
Recomenda-se efetuar detecções periódicas de possíveis perdas de gás em válvulas, acessórios e na tubulação de alimentação de gás de modo a assegurar sua estanqueidade.
Todos os materiais e equipamentos correspondentes aos sistemas de gás ou que possam repercutir nos mesmos devem ser bem operados e mantidos. Qualquer problema, falha ou reparo devem ser sanados imediatamente.
12. Comparação entre o gás natural e outros gases
Com
o intuito de evitar a utilização inadequada do gás natural,
listamos a seguir as principais diferenças e semelhanças entre
esse e os outros gases disponíveis no mercado: o GLP, o gás
de refinaria e o gás de rua (quadro 1):
| GÁS NATURAL | GLP | GÁS DE RUA (manufaturado) | GÁS DE REFINARIA | |
| ORIGEM | reservatórios de petróleo e de gás não- associado | destilação de petróleo e processamento de gás natural | reforma termocatalítica de gás natural ou de nafta petroquímica | processos de refino de petróleo (craq. catalítico, destilação, reforma e coqueamento retardado) |
| PESO MOLECULAR | 17 a 21 | 44 a 56 | 16 | 24 |
| PODER CALORÍFICO SUPERIOR (kcal/m3) | rico : 10.900 processado: 9.300 | 24.000 a 32.000 | 4.300 | 10.000 |
| DENSIDADE RELATIVA | 0.58 a 0.72 | 1.50 a 2.0 | 0.55 | 0.82 |
| PRINCIPAIS COMPONENTES | metano, etano | propano, butano | hidrogênio, metano, nitrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono | hidrogênio, nitrogênio, metano, etano |
| PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES | residencial, comercial, automotivo e geração termelétrica: (combustível) industrial: (combustível, petroquímica e siderúrgica) | industrial, residencial e comercial (combustível) | residencial e comercial (combustível) | industrial (combustível e petroquímica) |
| PRESSÃO DE ARMAZENAMENTO | 200 atm | 15 atm | --- | --- |
| GÁS NATURAL | GLP | GÁS DE RUA (manufaturado) | GÁS DE REFINARIA |
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