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6 de novembro de 2023

Reduzir emissões e combater a poluição são os temas mais discutidos na indústria naval devido à crescente necessidade de proteger o meio ambiente.

Edições anteriores apresentaram algumas das possíveis soluções para abordar esse problema, incluindo combustíveis alternativos (metanol, gás natural liquefeito, hidrogênio) e soluções nucleares. No entanto, a busca por uma solução alternativa deve considerar muitos aspectos e não apenas as emissões decorrentes de seu uso a bordo.

É, de fato, necessário avaliar todo o ciclo de produção para levar em consideração as emissões produzidas não apenas durante o uso a bordo, mas também durante a produção, transporte e, possivelmente, descarte. Isso é feito por meio do que é conhecido como Avaliação do Ciclo de Vida (LCA), que é um método estruturado e padronizado internacionalmente para quantificar os impactos potenciais no meio ambiente e na saúde humana associados a um bem ou serviço, com base no respectivo consumo de recursos e emissões.

Essa ferramenta é especialmente necessária em uma era em que é comum anunciar produtos e soluções “verdes” que, no entanto, muitas vezes são apenas aparentemente sustentáveis. Um exemplo clássico é a escolha de utensílios de cozinha. Por meio de um estudo de LCA realizado em 2015, analisando o ciclo de vida completo, descobriu-se que o uso de pratos de porcelana tem o menor impacto ambiental (considerando um ciclo de vida de 1000 lavagens).

Comparando a porcelana com produtos descartáveis, descobriu-se que a segunda melhor solução está relacionada ao uso de produtos de polipropileno e poliestireno (os comuns pratos de plástico), seguidos pelos produtos de PLA e, por fim, com valores significativamente mais altos em termos de poluição, produtos à base de celulose. Essa conclusão aparentemente surpreendente demonstra claramente a importância desse tipo de estudo para evitar a promoção enganosa de uma solução como “verde”, quando, como neste caso, ela se revela a pior sob uma perspectiva ambiental.

O estudo de LCA pode ser conduzido para qualquer produto e, consequentemente, também para combustíveis. Qualquer sistema de análise deve considerar uma série de condições e deve ser universalmente aplicável para evitar resultados incorretos.

Portanto, na indústria marítima, foi decidido que o melhor sistema consiste em comparar as emissões de CO2 dos combustíveis atuais com os combustíveis “do futuro”. A medida candidata na Estratégia Inicial de GHG da IMO refere-se ao desenvolvimento de diretrizes de intensidade de CO2 durante o ciclo de vida para todos os tipos de combustíveis, fazendo referência à avaliação das emissões de GHG desde a produção do combustível até o uso a bordo do navio. Isso é necessário porque os futuros combustíveis de baixo carbono e zero carbono têm diferentes vias de produção (por exemplo, diferentes gerações de biocombustíveis, combustíveis à base de hidrogênio, etc.) que resultam em diferenças significativas em sua pegada ambiental global.

Para abordar adequadamente essa necessidade, as análises são conduzidas avaliando as emissões de dióxido de carbono equivalente (CO2e) em todo o processo, do poço ao uso (Well-to-Wake), como a soma das emissões “a montante” (do poço ao tanque, da produção aos tanques), seguida pela extração, processamento, transporte e emissões “a jusante” (do tanque ao uso), bem como abastecimento, armazenamento a bordo e consumo. Além do dióxido de carbono (CO2) em si, o CO2 equivalente inclui gases de efeito estufa, como metano e óxido nitroso.

Isso ocorre porque concentrar-se apenas no CO2 e ignorar outros poluentes arriscaria subestimar significativamente a poluição climática causada pela navegação, o que dificultaria o cumprimento do objetivo do Acordo de Paris de limitar o aquecimento global a 1,5 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais.

O processo de avaliação é baseado no Documento 5213/22, datado de 11 de janeiro de 2022, emitido pelo Conselho da União Europeia, que permite o cálculo dos fatores de emissão de GHG tanto para combustíveis quanto para outras fontes de energia em toda a cadeia de abastecimento como a soma de 2 contribuições diferentes: GHG WtT (do poço ao tanque) e GHG TtW (do tanque ao uso). Esses fatores são obtidos calculando as emissões GHG CO2e, avaliadas em relação aos valores do potencial de aquecimento global em um período de 100 anos (GWP100), que identifica o calor absorvido por qualquer GHG na atmosfera como um múltiplo do calor que seria absorvido pela mesma massa de dióxido de carbono.

 

Considerando um navio de cruzeiro e suas necessidades energéticas (principalmente divididas em 3 áreas principais: propulsão, ar condicionado e serviços diversos), as seguintes possíveis soluções alternativas foram analisadas:

– Combustíveis tradicionais: óleo combustível pesado (HFO) e óleo diesel marítimo (MGO e MDO);

– Metanol, em versões “verdes” (obtido por meio de processos de fermentação de plantas) e “marrom” (o mais poluente);

– Amônia;

– Hidrogênio (por meio do uso de células de combustível);

– Gás natural liquefeito (GNL);

– Baterias de íon de lítio.

Após a realização de um estudo LCA do poço ao uso, as seguintes conclusões foram alcançadas:

Com base nos valores de CO2e emitidos pelos vários combustíveis, a melhor solução aparente é usar metanol (verde), garantindo o melhor desempenho ambiental, com uma perda de autonomia de cerca de 50% (para a mesma quantidade de espaço disponível a bordo em comparação com o uso de combustíveis tradicionais HFO/MGO/MDO);

No entanto, essa solução só é viável atualmente para navios recém-construídos ou por meio de um grande investimento, devido à necessidade de retrofits agressivos que exigem pelo menos 2-3 meses de trabalho, bem como a necessidade de redesenhar numerosos sistemas a bordo (com custos significativos, tanto de design quanto de construção). Uma conversão para metanol também envolve mudanças significativas na distribuição de peso a bordo, e isso pode ser uma condição que impossibilitaria a conversão em algumas embarcações.

De qualquer forma, o metanol se revela a melhor solução apenas se for usado em sua variante “verde”, pois o uso de metanol não verde resulta em mais emissões do que qualquer outro combustível. Atualmente, no entanto, não é possível usar metanol verde devido à sua produção ainda limitada, custos elevados e cadeia de abastecimento extremamente limitada.

A solução alternativa, embora mais poluente que o metanol, mas consideravelmente menos que os combustíveis tradicionais, é o uso de gás natural liquefeito (GNL). No entanto, essa solução requer o uso de tanques específicos a bordo, cuja colocação é fortemente restrita pelas regulamentações de segurança e, portanto, não é aplicável a navios já construídos, apenas a novas construções, já que, em resumo, é preciso construir o navio ao redor dos tanques. Além disso, é necessário considerar alguns problemas decorrentes do uso do GNL, para os quais, no entanto, o mercado já forneceu soluções, muitas das quais já estão em uso.

O uso de baterias, do ponto de vista do LCA, é a solução menos eficaz devido ao alto fator de poluição associado à produção e descarte de baterias, combinado com o fator de baixa densidade de energia. As baterias atuais (de lítio) envolvem a inclusão de pesos consideráveis a bordo, garantindo relativamente pouca potência (cerca de 6 toneladas para 1 MW). No entanto, elas permanecem uma solução viável para usos “inteligentes”, como durante as horas de parada a bordo de balsas. Nos navios de cruzeiro atuais, que, de qualquer forma, requerem baixas cargas de não menos de 2 a 3 MW, a quantidade (e, portanto, o peso) seria excessiva para permitir o uso delas.

Finalmente, com base nos limites apresentados pelas tecnologias atuais, outra possibilidade para reduzir as emissões é o uso de combustíveis não fósseis, como HVO, FAME e biocombustíveis, que podem efetivamente reduzir a quantidade de emissões, possivelmente até mesmo misturados com combustíveis tradicionais.

Como pode ser visto, o hidrogênio, assim como a amônia, não foram considerados porque, até o momento, sua produção é poluente. No caso do hidrogênio, ainda não existem células de combustível capazes de atender às necessidades de potência requeridas por navios. No entanto, muitas empresas estão trabalhando no desenvolvimento dessa tecnologia, amplamente usada, por exemplo, em submarinos da marinha (o modelo U212-A usa, de fato, células de combustível alimentadas a hidrogênio para navegação subaquática). O estudo atual trata do aspecto do armazenamento a bordo, que é complicado pelas propriedades físicas desse último. Uma nova avaliação LCA verdadeira só pode ser feita quando todos os dados estiverem disponíveis para produzir não apenas o combustível em si, mas também tudo o que a cadeia de abastecimento (transporte, armazenamento) necessita.

Em conclusão, a pesquisa na indústria naval nunca esteve tão determinada a encontrar uma ou mais soluções para reduzir as emissões, bem como o consumo, uma vez que isso tem um forte impacto não apenas no meio ambiente, mas também nos proprietários de navios. Não é fácil identificar uma única solução universalmente válida, mas, de certa forma, o caminho foi traçado e os anos vindouros dirão que direção será tomada. A partir de hoje, no entanto, sabemos com precisão o que cada solução implica e, com base nesse conhecimento, é necessário desenvolver soluções ainda mais inovadoras.

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Luca Paglia

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