Transformar quimicamente o gás – essa poderá ser a alternativa para viabilizar a produção de grandes reservas de gás natural, principalmente as localizadas remotamente.

A transformação Gas To Liquid – GTL pode gerar, a partir do gás natural, diesel, lubrificantes, gasolina ou parafinas. O segredo é transformar as moléculas C1 em C++, de maior peso molecular. “O líquido não é mais a mesma coisa que era o gás, é uma outra substância”, explica o consultor técnico do Centro de Pesquisas da Petrobras, Eduardo Falabella Sousa-Aguiar.

Nada a ver com a tecnologia GNL – aquele processo físico pelo qual o gás é resfriado a altas pressões para se transformar em um líquido. A transformação GTL normalmente envolve três etapas: a quebra do metano em gás de síntese – que é uma mistura de CO e H2, a polimerização do monóxido de carbono e do hidrogênio em hidrocarbonetos, e uma hidroisomerização para aumentar a fluidez do produto final.

“Você pega o gás natural – que é um produto que depende de contratos de longo prazo e de clientes fixos – e transforma-o em uma commodity, que pode ser colocada em um navio petroleiro e vendida em qualquer outro lugar do mundo”, explica o gerente geral de P&D de Energia e Desenvolvimento Sustentável, Ricardo Castello Branco.

Descoberta em 1923, esta tecnologia ficou em stand by até a década de 1990, quando um novo cenário decorrente de restrições ambientais, alta nos preços do petróleo, novas descobertas de gás natural e avanços na catálise viabilizaram economicamente o processo Fischer-Tropsch.

No primeiro passo, o gás natural é convertido em gás de síntese (CH4 + O2 ? CO + 2H2). As moléculas de metano reagem com água e oxigênio em um reator de leito fluidizado, tendo como base um catalisador de reforma clássica – normalmente de níquel. O resultado é a geração de monóxido de carbono e hidrogênio.

O gás de síntese – nome básico dado a uma mistura de monóxido de carbono (CO) e Hidrogênio (H2) ou Nitrogênio (N2) e Hidrogênio – pode ser obtido a partir de qualquer fonte de hidrocarboneto. Na Alemanha, durante a II Guerra Mundial e na África do Sul, durante o Apartheid, por exemplo, o gás de síntese foi obtido a partir de carvão – nos dois casos, os países precisaram buscar soluções com o que havia de disponível.

A segunda etapa consiste em polimerizar o monóxido de carbono: o gás de síntese alimenta o reator Fischer-Tropsch, gerando hidrocarbonetos (CO + 2H2 ? C++ + CO2 + H2O). Nessa etapa, a reação é feita em um reator de leito de lama, tendo um catalisador de ferro ou cobalto.

Por fim, essas cadeias lineares de carbonos podem ser transformadas em cadeias ramificadas, se submetidas a uma hidroismoerização – para aumentar o ponto de fluidez e melhorar outras propriedades. Essa etapa ocorre em um reator de leito fixo, com um catalisador com características mais ácidas – normalmente uma zeólita e um metal nobre, como a platina.

Esse processo é voltado basicamente para a produção de parafinas, gasolina, lubrificantes e principalmente um diesel com índice de cetanas superior a 70, e isentos de compostos sulfurosos e aromáticos.

“O diesel GTL é mais caro do que o diesel obtido a partir do refino de petróleo. No entanto, tem uma qualidade que o diesel do refino não alcança, mesmo com uma série de processos adicionais”, conta Ricardo Castello Branco.

O mercado internacional, no entanto, ainda não valoriza esse tipo de diesel. “A tendência das legislações, no mundo inteiro, é colocar limites cada vez mais restritivos às emissões de enxofre e aromáticos no diesel. Então quando a legislação estiver demandando isso, a expectativa é que se pague um prêmio pelo diesel de melhor qualidade”, completa o gerente.

Por outro lado, as empresas que desenvolvem pesquisas em GTL têm entre seus desafios viabilizar rotas que demandem menor investimento de capital nas unidades de produção. Para se ter uma idéia, uma planta que Chevron e a Sasol estão construindo na Nigéria custa US$ 20 mil por barril /dia de capacidade, enquanto a primeira unidade GTL, construída na Nova Zelândia, tinha um custo de US$ 70 mil por barril /dia de capacidade.

A geração de gás de síntese ainda é a etapa mais custosa do processo: 30% do investimento. A síntese de Fischer-Tropsch é responsável por 18% dos custos, a hidroisomerização absorve 5%, a matéria-prima 22% e o custo operacional 25%. Segundo relatório da Arthur D. Little, o custo total de um barril equivalente girava em torno de US$ 17,5 em 2001.

Plantas industriais

No mundo inteiro, existem atualmente em operação três grandes projetos industriais: uma fábrica da Shell na Malásia, e duas plantas da Sasol e uma da Petro S.A. na África do Sul. A primeira, apesar da pequena escala de 13,5 mil barris diários, é economicamente viável porque sua produção está voltada para parafinas de grau alimentício.
Na África do Sul, a Petro S. A. tem uma unidade com capacidade de 36 mil barris diários, enquanto as duas plantas da Sasol produzem mais de 100 mil barris por dia. Mas é pelo domínio da tecnologia GTL que a Sasol se destaca – e consegue participar de grandes projetos mundo afora disponibilizando esse know how. Exemplo disso é a construção de uma planta com capacidade de 36 mil barris na Nigéria, em parceria com a Chevron.

A Shell, outra que domina tecnologia nessa área, está investindo na construção de uma fábrica no Qatar, com capacidade de 140 mil barris, que deverá estar pronta em 2009. A fábrica faz parte de um projeto de US$ 5 bilhões, que inclui o desenvolvimento de um campo de gás no país.

Falabella lembra que, diante das ocorrências de gás natural no Brasil – localizadas principalmente na Amazônia e em bacias offshore, as rotas GTL podem ampliar a viabilidade econômica para essas reservas. Mas acima de tudo, o domínio dessa tecnologia pode se transformar em importante moeda de troca para a companhia.

O Brasil possui, já há dois anos, uma rede de transformação química do gás natural envolvendo 22 universidades e centros de pesquisas. Apoiados pelo CTPetro, a rede estuda três projetos sistêmicos: um para conhecer melhor as etapas de geração do gás de síntese e a Fischer-Tropsch, outro voltado para o desenvolvimento de olefinas e DME, e um terceiro, destinado à geração direta do diesel a partir do gás natural sem a transformação do gás de síntese.

A própria Petrobras desenvolve sua tecnologia, para a rota Fischer-Tropsch – que está em avaliação em uma unidade de bancada. Recentemente a companhia patenteou o desenvolvimento de um catalisador. “A chave do conhecimento desse processo é a catálise. E isso envolve um know how para saber projetar o reator e os componentes”, comenta o gerente.

A companhia já possui uma planta-piloto instalada na Unidade de Industrialização do Xisto, e está equipando o CTGás com outra planta em escala semi-piloto – parte integrante do Laboratório de Processamento de Gás, que tem por finalidade prestar serviços e desenvolver pesquisa na área de processamento de gás relacionados às áreas de adsorção e catálise. “E estamos comprando uma unidade multi-reator, que permite testar 60 formulações diferentes”, finaliza Falabella.