Por mares nunca dantes navegados: os combustíveis marítimos do século 21

Eduardo Müller Casseres, Francielle Carvalho, Clarissa Fonte, Tainan Nogueira, Matheus Poggio e Huang Ken Wei
Navegação comercial é um dos setores mais dependentes do petróleo. Para aderir à transição energética, navios deverão encontrar o caminho das fontes renováveis 

Navios são, de longe, o mais eficiente modo de se transportar carga por longas distâncias. Um navio petroleiro, por exemplo, utiliza aproximadamente 15 vezes menos energia por unidade de massa transportada em comparação com um caminhão-tanque. Não apenas petróleo, mas carvão, minério de ferro, grãos e muitos outros produtos beneficiam-se amplamente da notável eficiência energética das embarcações de grande porte, que explica, em parte, o papel central adquirido pelo transporte marítimo no processo de globalização, especialmente ao longo do século 20. Hoje, a navegação comercial é essencial para a economia global: os navios mercantes possibilitam que o minério de ferro brasileiro se transforme em aço chinês, que o milho americano alimente o Japão e que toda gama de produtos industrializados, de smartphones a geladeiras, corra os sete mares em rotas globais de contêineres.

Ainda que sejam eficientes, as embarcações mercantes, simplesmente pelo fato de serem muito numerosas, representam uma enorme demanda por energia, quase inteiramente atendida por derivados do petróleo. São eles o bunker, nome dado ao óleo combustível utilizado por navios, e o diesel marítimo, que tem composição semelhante a seu par automotivo. A demanda global do setor marítimo por bunker e diesel é de cerca de 12 exajoules anualmente, número equivalente a duas vezes a energia total gerada por ano em refinarias de petróleo no Brasil. Esse uso em larga escala de combustíveis fósseis faz com que o transporte marítimo seja responsável pela emissão de grandes quantidades de GEE (gases de efeito estufa) na atmosfera, contribuindo para o aquecimento global: a frota mercante mundial responde pela emissão de aproximadamente 1 GtCO2/ano, nível comparável ao total de emissões anuais de GEE do Japão em anos recentes.

Ignorado pelo Acordo de Paris de 2015, devido à dificuldade de se vincular emissões que ocorrem em águas internacionais a países específicos, o transporte marítimo internacional foi enfim contemplado por metas de mitigação climática em 2018. Nesse ano, a IMO (Organização Marítima Internacional), vinculada à ONU, estabeleceu uma estratégia preliminar de descarbonização do setor. Tal estratégia traduz-se em algumas metas, entre as quais se destaca a intenção de atingir, em 2050, uma redução absoluta de 50% das emissões de GEE do setor em comparação ao ano de 2008. Trata-se de uma meta relativamente ousada, especialmente no caso de se confirmarem as projeções de aumento da atividade comercial internacional ao longo das próximas décadas. Mais atividade implica maior demanda por energia, portanto, crescimento de emissões.

Para seguir em direção à descarbonização com mais segurança, o setor marítimo dependerá de mudanças mais estruturais, ou seja, precisará repensar sua fonte de energia

Assim, para se atingir a meta da IMO em 2050, medidas de mitigação climática precisarão ser adotadas rapidamente no âmbito do setor. Nesse sentido, as possibilidades existentes são diversas, envolvendo desde a operação mais eficiente até o uso de materiais mais leves na construção de cascos. Reduções de velocidade e utilização de tecnologias auxiliares de propulsão, como pipas, também figuram na lista de opções da indústria marítima.

Ainda que tais medidas possam contribuir para reduções significativas das emissões de GEE, acredita-se que não sejam suficientes para garantir sua redução à metade até 2050. Para rumar em direção à descarbonização com mais segurança, o setor marítimo dependerá de mudanças mais estruturais, ou seja, precisará repensar sua fonte de energia.

Qualquer que seja a fonte energética das embarcações em 2050, sabemos que seu desempenho será inferior, ou, no máximo, igual ao dos combustíveis de hoje. Isso porque, apesar de vilões do clima, os derivados de petróleo combinam uma série de características que os tornam muito vantajosos: além de baratos, carregam muita energia, são líquidos à temperatura ambiente e quimicamente estáveis, o que facilita o seu transporte e comercialização. Ainda assim, precisarão ser substituídos. Mas por qual outra fonte? Essa é uma pergunta que a ciência e a engenharia tentam responder atualmente. Os possíveis combustíveis são diversos e a discussão sobre a melhor escolha envolve desde o risco de derramamento no oceano até os impactos da produção sobre desmatamento e segurança hídrica.

Ao longo dos últimos 10 anos, o gás natural foi visto como o próximo combustível na fila das fontes de energia da navegação. Com baixo teor de poluentes atmosféricos e conteúdo de carbono menor do que o do petróleo, o gás pode ser liquefeito (GNL) e utilizado em motores marítimos adaptados.

De fato, já existe um uso comercial incipiente do gás natural em navios. Ocorre que, apesar de mais limpo, o GNL é também um combustível fóssil e não representa ganhos significativos em termos de mitigação climática, devido a emissões fugitivas do gás metano, que tem um potencial de aquecimento global 28 vezes maior que o CO2, de acordo com o IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas da ONU).

Assim, desde 2018, quando foi definida a estratégia climática da IMO, combustíveis renováveis entraram definitivamente no radar do setor marítimo. Óleos vegetais, por exemplo, como de soja e de palma, podem ser queimados nos mesmos motores utilizados atualmente pelas embarcações. Biocombustíveis de segunda geração, produzidos a partir da palha da cana-de-açúcar ou de resíduos da produção de eucalipto, mostram-se uma alternativa ainda mais favorável, uma vez que seu processo de produção pode conferir alta qualidade e características semelhantes às do diesel marítimo fóssil.

Outra opção é o biometanol, um combustível líquido que, apesar de não poder ser utilizado diretamente na maior parte dos navios existentes, é aplicável aos motores adaptados ao GNL, cada vez mais comuns na propulsão naval.

Existe ainda a possibilidade de valer-se da eletricidade renovável, como aquela gerada por usinas solares e eólicas, para a produção de combustíveis marítimos. Essa rota tecnológica, que vem ganhando força no cenário europeu, produz o gás hidrogênio a partir da água. O hidrogênio pode ser usado diretamente como combustível ou formar um de seus derivados, a exemplo da amônia.

Os caminhos são diversos e, em todos os casos, ainda existem desafios. Óleos vegetais precisam garantir o suprimento a outros mercados, como a indústria alimentícia, e envolvem riscos de aumento do desmatamento. Já os biocombustíveis avançados dependem de tecnologias de produção custosas e ainda pouco maduras. Por sua vez, o biometanol enfrenta desafios em termos de escala, uma vez que se baseia em matérias-primas heterogêneas e geograficamente dispersas. No caso do hidrogênio e da amônia, um grande inconveniente é o fato de tais combustíveis não serem adaptados às embarcações existentes, requerendo uma completa modificação da motorização da frota.

Nesse contexto, entende-se que a descarbonização do setor marítimo internacional deverá pautar-se em uma combinação de diversas fontes energéticas. Isso porque as especificidades de cada região do mundo e de cada segmento da indústria tornarão mais interessantes diferentes alternativas de baixo carbono, conforme a disponibilidade e o custo das potenciais matérias-primas. No caso do Brasil, existem condições favoráveis para a produção de combustíveis marítimos a partir de todas as rotas em questão. O histórico protagonismo no setor e a vasta disponibilidade de recursos favorecem a produção de combustíveis a partir de matérias-primas agrícolas. A oferta de fontes renováveis no setor elétrico, por sua vez, é vantajosa para as rotas de produção do hidrogênio e seus derivados. Além disso, outros fatores, como o provável crescimento da eletrificação dos transportes rodoviários, podem fazer com que as cadeias tecnológicas do etanol e do biodiesel reorientem-se no sentido de suprir a demanda de outros setores, como a navegação.

Fato é que o setor marítimo global se encontra na iminência de uma grande transformação tecnológica, cujo sucesso dependerá não apenas de investimentos significativos, como de uma visão estratégica de longo prazo e da cooperação entre nações e agentes econômicos atuantes no setor.

Eduardo Müller Casseres é engenheiro eletricista pela UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), engenheiro generalista pela Ecole des Mines de Douai e mestre em planejamento energético pela COPPE/UFRJ. Atualmente, é doutorando na mesma instituição, além de atuar como pesquisador visitante na PBL (Agência de Avaliação Ambiental dos Países Baixos) e como cientista-assistente do AR6, o sexto relatório de avaliação do IPCC. Desenvolve pesquisas na área de modelagem energética e mitigação climática.

Francielle Mello de Carvalho é engenheira química pela PUC-Rio (Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro) e mestre em planejamento energético pela COPPE/UFRJ. É doutoranda e pesquisadora no PPE (Programa de Planejamento Energético) da mesma instituição. Desenvolve sua tese na área de mitigação de emissões no setor de transportes marítimos e trabalha com projetos de pesquisa nas áreas de transição energética, bioenergia, análise de ciclo de vida, entre outros.

Clarissa Bergman Fonte é engenheira química pela Escola de Química da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) e mestranda do PPE (Programa de Planejamento Energético) da COPPE/UFRJ. Sua pesquisa envolve o papel do hidrogênio e de tecnologias de emissões negativas de carbono na transição energética e na mitigação das mudanças climáticas.

Tainan de Farias Nogueira é engenheira de produção pela Poli-UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) e atualmente cursa mestrado no PPE (Programa de Planejamento Energético) da COPPE/UFRJ. Desenvolve sua dissertação na área de modelos de transportes offshore de CO2 e trabalha com projetos de pesquisa relacionados à mitigação das mudanças climáticas e à transição energética.

Matheus Poggio é engenheiro mecânico formado pela UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) e mestre em planejamento energético pela COPPE/UFRJ. Atualmente é doutorando pela mesma instituição e desenvolve sua tese na área de modelagem energética em embarcações.

Huang Ken Wei é formado em engenharia mecânica pela UFRJ e atualmente é mestrando do Programa de Planejamento Energético pela COPPE/UFRJ. Sua pesquisa é focada em combustíveis alternativos e suas aplicações em navios e portos.

Os artigos publicados na seção Opinião do Nexo Políticas Públicas não representam as ideias ou opiniões do Nexo e são de responsabilidade exclusiva de seus autores.

Parceiros

AfroBiotaBPBESCEM - Cepid/FAPESPCENERGIA/COPPE/UFRJCPTEDRCLAS - HarvardIEPSLAUT

Apoiadores

Fundação Maria Cecilia Souto VidigalFundação Tide SetubalGalo da manhãInstituto IbirapitangaInstituto UnibancoItaú Social