Enfrentando a transição energética da petroquímica com hidrogênio

Embora todos concordem que precisamos moldar um novo futuro energético para o desenvolvimento sustentável, essa transição é mais fácil dizer do que fazer em muitas outras partes do mundo. E não há apenas uma transição energética – cada nação tem que encontrar seus próprios recursos e abordagens únicas, adaptados à sua geografia.

Veja o Brasil, por exemplo. Como você implementa uma transição de combustíveis fósseis para energia renovável,  se algumas partes do país ainda nem têm acesso à eletricidade? 

Essa foi a pergunta que a Braskem, maior produtora de resinas termoplásticas das Américas e líder mundial na produção de biopolímeros, se deparou. Devido a problemas de qualidade da rede e baixa eficiência no consumo de gás, o Brasil tem um histórico de perdas de produção e altos custos de manutenção. A empresa também precisava reduzir seu impacto ambiental, minimizando o uso de água e as emissões de CO2e.

Em parceria com a Siemens Energy, a Braskem encontrou uma solução: o projeto do Polo Petroquímico do ABC, em Mauá, teve como objetivo modernizar o sistema de geração de energia, resultando em maior eficiência na produção e, ao mesmo tempo, melhorar os indicadores de sustentabilidade da empresa. A Siemens Energy abordou parte dos desafios da Braskem e projetou uma planta de cogeração alimentada por gás de processo residual com alto teor de hidrogênio. O diretor Industrial da Braskem para a região de São Paulo, Luís Pazin, afirma: "A modernização da geração de energia faz parte do nosso projeto Vesta, que nos ajudará a atingir nossas metas de sustentabilidade, reduzindo o consumo geral de energia da instalação".

Com investimento total de cerca de US$ 110 milhões da Siemens Energy e da Braskem, o projeto proporcionou uma atualização tecnológica do sistema que atende o cracker, principal unidade industrial da unidade petroquímica. Aqui, são produzidas matérias-primas para os setores químico e plástico. O design otimizado está levando a uma maior eficiência da planta de etileno.

As duas turbinas a gás e a solução de ciclo combinado da Siemens Energy geram 38 megawatts de energia elétrica e fornecem 160 toneladas de vapor por hora. A Braskem estima que o projeto de modernização reduza o consumo de água da unidade de craqueamento em 11,4% e as emissões de CO2e em 6,3%, mitigando os impactos ambientais e melhorando o cumprimento da meta de sustentabilidade. As emissões de NOx das turbinas são baixas, com apenas 25 partes por milhão.

Para a Siemens Energy, o projeto também ofereceu a chance de atingir uma meta estabelecida no início de 2019. A empresa se comprometeu a aumentar gradualmente a capacidade de hidrogênio em turbinas a gás para 100% até 2030. As duas turbinas a gás envolvidas no projeto concluído em 2022, são co-queimadas com 40 a 60 por cento de hidrogénio em volume.   O próprio desenho do sistema de combustão e os controlos das turbinas a gás implementados permitem operar com grandes variações na composição do gás, tendo operado em diferentes cargas com concentrações de zero a 90% de hidrogénio, excedendo o alcance originalmente previsto no projeto.

O cenário ideal de um futuro não tão distante: as turbinas a gás serão alimentadas inteiramente por hidrogênio "verde", que é produzido pela eletrólise da água com eletricidade de fontes renováveis. Åsa Lyckström, estrategista sênior de sustentabilidade da Siemens Energy em Finspång, Suécia, acredita que o hidrogênio pode ser o elo perdido para o estabelecimento de um setor de energia verde e sustentável. 

De acordo com Lyckström, a chave para aumentar a proporção de hidrogênio na mistura de combustível está no design do queimador. O hidrogênio tem uma velocidade de chama muito alta, o que pode danificar o queimador quando a chama é sugada de volta. A equipe da Siemens Energy usou a impressão 3D para otimizar o design do queimador DLE (seco de baixa emissão) para aumentar a velocidade a montante da mistura de combustível e ar, a fim de proteger o hardware do queimador. À medida que as indústrias estão se descarbonizando, o uso de gases residuais de processo com teor de hidrogênio pode desempenhar um papel fundamental nas indústrias químicas e petroquímicas e refinarias em várias regiões do mundo.

Além da sustentabilidade a longo prazo da usina e sua alta eficiência, o projeto também demonstra as vantagens da abordagem "energia como serviço" que abrange toda a cadeia de valor: a Siemens Energy construiu, possui e opera a usina de cogeração por 15 anos. Isso atende às necessidades do cliente em operações confiáveis e seguras e, ao mesmo tempo, resulta em economia de CAPEX. A tecnologia comprovada da Siemens Energy – por exemplo, turbinas a gás com sistema de combustão DLE e compressores – oferece alta confiabilidade, disponibilidade e eficiência e superou os requisitos iniciais. Isso ocorreu sem aumento de preço e reduzindo significativamente a exposição da gigante petroquímica a falhas na rede.

"A confiança da Braskem em nos escolher como parceiro estratégico para este desafiador projeto é resultado da nossa capacidade tecnológica e operacional", afirma André Cassolato, head de Ativos de Energia da Siemens Energy Brasil. "Essa solução inovadora garante que a Braskem concentre seus recursos em seu core business, deixando os investimentos necessários em engenharia, implantação, operação e manutenção da usina de cogeração para a Siemens Energy."  

Este artigo foi publicado originalmente em outubro de 2020 e atualizado em maio de 2025

Roman Elsener é um jornalista de notícias, negócios e tecnologia baseado em Nova York.

Créditos das imagens combinadas: Braskem, Siemens Energy