DIAGNÓSTICO DE ECOEFICIÊNCIA

Nas seções a seguir é realizada uma revisão da literatura sobre o tema e a posteriormente são apresentados detalhes do projeto estudo de caso, com um breve mapeamento dos processos e seus respectivos balanços, dando destaque aos impactos ambientais, econômicos e sociais gerados. Aspectos específicos dos ganhos de eficiência energética e ambiental serão abordados, assim como os ganhos econômicos. A EMPRESA O presente trabalho foi realizado tendo como objeto a análise de ecoeficiência do projeto de instalação de uma unidade de cogeração de energia, realizado por uma empresa localizada no município de Cubatão/SP e atuante no setor petroquímico. Essa empresa atua há mais de 40 anos na produção e na comercialização de coque calcinado de petróleo (CCP).

Figura 1: Amostra de Coque Calcinado de Petróleo O processamento de petróleo é realizado através de várias etapas e processos nas refinarias. A empresa é ainda uma das principais fornecedoras do CCP na América Latina, e conta com as certificações ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001. Figura 3: Coque Calcinado de Petróleo 3. REVISÃO DA LITERATURA Castro (2009) descreve o processo de cogeração de energia, ou seja, a produção combinada de calor e eletricidade a partir de uma mesma fonte energética, apontando as suas principais vantagens em termos de eficiência. Em termos gerais, para a obtenção de uma mesma quantidade de energia final, os sistemas de cogeração conseguem ser bem mais eficientes, requerendo apenas cerca de 65% da energia primária necessária em sistemas tradicionais.

O autor apresenta ainda os diferentes tipos de sistemas de cogeração que podem ser utilizados (ciclos topping e bottoming), as diversas tecnologias que podem ser empregadas (turbinas a gás, motores alternativos, turbinas a vapor, microturbinas e pilhas de combustível) e os principais tipos de recuperadores de calor, com as características e principais indicações de cada um. Boateng (2016) descreve o processo de calcinação de coque de petróleo utilizando fornos rotativos, principal método empregado para a produção do coque calcinado de petróleo (CCP). A publicação caracteriza o CCP como uma importante commodity industrial que conecta o setor de petróleo e as indústrias metalúrgicas, fornecendo uma fonte de carbono para várias aplicações metalúrgicas, incluindo a produção de anodos para a indústria de alumínio e para eletrodos de grafite.

Boateng (2016) fornece as características do processo de calcinação de coque de petróleo em fornos rotativos, dando destaque aos parâmetros operacionais e construtivos, apresentando um estudo de caso de projeto e dimensionamento de um equipamento para esta aplicação. ESTUDO DE CASO A calcinação de coque é um processo que envolve o aquecimento do coque verde de petróleo para remover os seus materiais voláteis, purificando o coque para processamentos posteriores. O coque calcinado é um produto fundamental para a indústria de alumínio, além de ser usado com um recarbonizador na indústria de ferro e aço. Os materiais gasosos saem do processo com temperatura aproximada de 1100 °C. Figura 5: Fluxograma do Processo de Calcinação de Coque sem Cogeração A cogeração é definida como a produção conjunta de eletricidade e calor (normalmente na forma de vapor) a partir de uma mesma fonte energética.

Desse modo, a unidade geradora observa ganhos de eficiência, por gerar dois produtos diferentes (eletricidade e vapor) a partir da exploração de uma única fonte energética (CASTRO, 2009). Em usinas termelétricas convencionais que utilizam caldeiras a vapor, uma fonte de calor (normalmente a queima de um combustível) é utilizada para gerar o vapor de água que move a turbina, gerando eletricidade. Esse vapor é então condensado para retornar às caldeiras, fechando o ciclo. Com o projeto de cogeração, o consumo de coque verde e de gás natural mantém-se inalterado, respectivamente 20,6 kg/s e 0,895 Nm³/s, assim como a produção de coque calcinado, mantida na taxa de 15,8 kg/s. No entanto, agora existe a produção de dois produtos adicionais: eletricidade (gerada a uma taxa de 2,65 kWh/s) e vapor (2,186 kg/s).

RESULTADOS – AVALIAÇÃO AMBIENTAL Além de produzir coque calcinado de petróleo, com o projeto de cogeração de energia, a empresa pode produzir 7. kg/h de vapor d’água, em caldeiras projetadas para recuperar a energia térmica decorrente do processo de calcinação do coque verde de petróleo, exercendo assim, boas práticas da sustentabilidade dos processos produtivos. Esse vapor é comercializado e fornecido às indústrias vizinhas, que utilizam o vapor como fonte de energia sustentável, por meio de circuitos próprios em seus processos, deixando de queimar combustível em suas caldeiras. Os quadros a seguir apresentam esses dados, bem como o cálculo de índices de eficiência energética e de intensidade de CO2, ou seja, a quantidade de CO2 equivalente emitida por cada unidade energética produzida.

Tabela 2: Balanços de Insumos e Produtos, Sem Cogeração de Energia Tabela 3: Balanços de Insumos e Produtos, Com Cogeração de Energia Como é possível observar analisando os dados apresentados nas tabelas 2 e 3, a implantação da unidade de cogeração de energia é bastante benéfica ao processo, trazendo a geração de 15,6 MW adicionais de produtos finais (eletricidade e vapor), o que representa um acréscimo de 2,8% sobre a produção total, em termos energéticos. Essa produção adicional, sem aumentar os insumos consumidos pela empresa, provoca um aumento de dois pontos percentuais na eficiência energética global da planta industrial, saltando de 73% para 75%. Em termos ambientais também são verificados ganhos, pois uma vez que não há aumento no uso de insumos, as emissões equivalentes de CO2 não são alteradas.

Como há produção adicional, a intensidade de CO2 diminui, havendo menos emissões de CO2 por unidade de energia útil produzida. kW e US$ 4. kW (US. EPA, 2012). Desse modo, podemos concluir que o projeto de instalação foi bem executado, dentro de um orçamento adequado. O projeto contou com um financiamento do BNDES – Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social no valor de R$ 67,66 milhões, equivalente a 68% do valor total do investimento. Ao contrário de uma térmica convencional, em que a geração elétrica está diretamente lastreada a um contrato de disponibilidade e fornecimento de combustível (normalmente o gás natural), no caso dessa indústria em particular não há como lastrear a geração de eletricidade, cuja produção advém da recuperação de um calor de processo.

Dessa forma, seria muito arriscado para a empresa assinar um contrato e assumir um compromisso de fornecimento de eletricidade de longo prazo. Assim, toda a geração de eletricidade é comercializada no curto prazo. Os preços da eletricidade no mercado de curto prazo são referenciados pelo PLD – Preço de Liquidação de Diferenças calculado e divulgado semanalmente pela CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE, 2019). O valor médio de negociação da energia elétrica gerada pela empresa é de R$ 360,00/MWh. Figura 8: Preços do GLP entre maio/2016 e dezembro/2018 (fonte: ANP, 2019) No caso do GLP, observa-se uma volatilidade bem menor do que a existente nos preços da eletricidade, pois o mercado do GLP tem uma característica de ser um mercado mais cativo, com maior rigidez na distribuição e com uma maior previsibilidade na produção e disponibilidade do produto.

Assim, os preços tendem a oscilar menos. Para relacionar o preço do GLP com o preço do vapor, estabelecendo valores numéricos para esse produto, é necessário relacionar a quantidade de energia contida tanto no vapor como no GLP. Um quilograma de vapor a uma pressão de 2,5 bar e 165°C (condições de entrega do vapor) possui uma energia de 2. kJ (quilojoules). Estando no estado de São Paulo, sabe-se que a alíquota de ICMS é de 18%. Por conservadorismo, não serão considerados nenhuma espécie de crédito de ICMS ou qualquer outra geração de créditos fiscais. Em relação aos resultados, a simulação do resultado é feita considerando-se uma alíquota de imposto de renda de 15% (imposto de renda para pessoa jurídica, regime de lucro real) e uma contribuição social sobre o lucro de 9%.

Para finalizar o levantamento de dados utilizados no estudo de viabilidade, resta considerar a depreciação do investimento, a qual foi estabelecida como linear, ao longo dos 20 anos de vida útil do empreendimento. Por hipótese, consideramos que 100% do investimento será depreciado segundo esta forma, não havendo valor residual. A partir do lucro líquido gerado pela operação foi possível calcular os fluxos de caixa livres gerados pelo projeto a cada mês. O gráfico abaixo mostra a evolução do valor dos fluxos de caixa gerados, desde o início do investimento até o final da operação, em valores reais, já atualizados pela variação projetada do IGP-M. Como é de se esperar em qualquer investimento de capital, após um período de investimentos (fluxos de caixa negativos) observa-se uma sequência de fluxos de caixa positivos que deverão remunerar o investimento inicial.

Figura 10: Fluxos de caixa mensais gerados pelo projeto (R$, valores reais) Para verificar se os fluxos de caixa positivos são suficientes para compensar os fluxos de caixa negativos e remunerar os acionistas é preciso descontar os fluxos de caixa ao custo de capital adequados. Na perspectiva do projeto como um todo, o custo de capital adequado é o WACC, que é calculado em 9,95% ao ano em valores nominais. Portanto, observa-se um impacto social positivo na execução do projeto. Além disso, a empresa é certificada nas normas internacionais ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001, demonstrando o comprometimento não só com a qualidade do produto, no atendimento às especificações dos clientes dentro dos padrões requeridos, mas também com a preservação da natureza e com a saúde e a segurança de seus funcionários.

CONCLUSÕES Este trabalho buscou apresentar um diagnóstico de ecoeficiência do projeto de implantação de uma unidade de cogeração de energia em uma empresa produtora de coque calcinado de petróleo. O processo de calcinação do coque verde produz gases quentes cuja energia térmica pode ser recuperada e aproveitada para a produção combinada de energia elétrica e vapor (cogeração de energia). Ao utilizar um calor de processo que de outra forma seria desperdiçado e, além disso, produzir dois produtos diferentes a partir de uma mesma fonte energética, o projeto apresenta ganhos significativos em termos de eficiência. Disponível em: <http://www. anp. gov. br/precos-e-defesa-da-concorrencia/precos/precos-ao-consumidor>. Acesso em: 20 Maio 2019. Dez. BRIGHAM, E. F. GAPENSKI, L. C. Apresentação PETROBRAS Carbono 2007.

Disponível em: < http://sites. petrobras. com. br/minisite/ premiotecnologia/pdf/carbono2007. Disponível em: <www. ccee. org. br>. Acesso em 20 maio 2019. LI, C. ZHANG, S. Coke oven gas: Availability, properties, purification, and utilization in China. Fuel, v. p. Janeiro 2015. US. EPA – Environmental Protection Agency. Waste Heat to Power Systems. Combined Heat and Power Partnership, 2012.