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REALIZAÇÃO: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS Centro de Excelência em Pesquisa sobre Armazenamento de Carbono - CEPAC APOIO:

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1 REALIZAÇÃO: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS Centro de Excelência em Pesquisa sobre Armazenamento de Carbono - CEPAC APOIO: Petrobras Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP Rede Carvão CTL / GTG / GTL / DiMetil – Éter: Conversão de Combustíveis

2 Conteúdo  CTL  Introdução;  Fundamentos;  Fischer-Tropsch;  Beneficiamento;  Impulsionadores da Tecnologia;  Projectos mundiais;  Reservas de carvão Brasileiro para CTL;  Conclusões.

3 CTL - Introdução

4 CTL - Fundamentos

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6 Liquefação direta:  Baseado na dissolução do carvão num solvente a alta pressão e hidrogenação do carvão;  Mais eficiente energeticamente do que a liquefação indireta;  Requer uma etapa de refino (ex: hidrocraqueamento);  Produz diesel com baixo índice de cetanos;  Usado na Alemanha durante a 2ª Gerra Mundial.

7 CTL - Fundamentos Liquefação direta: Vantagens:  Processo conceptualmente simples;  Produz gasolina com índice elevado de octanas;  Mais eficiente energeticamente do que conversão indireta (mais combustível / BTUs produzidos por tonelada de carvão). Desvantagens:  Elevado conteúdo de aromáticos;  Diesel com baixo índice de cetanos;  Pode ter custos de operação mais elevados do que conversão indireta.

8 CTL - Fundamentos Liquefação indireta:  Baseado na gaseificação do carvão;  Converte gás de síntese em hidrocarbonetos líquidos;  Produz jet e diesel ultralimpo;  O CO 2 pode ser capturado;  Pode co-produzir energia elétrica ou H 2.

9 CTL - Fundamentos Liquefação indireta: Vantagens:  Produtos ultralimpos;  Pode ser feita captura de CO 2 ;  Pode co-produzir energia elétrica;  Pode ter custos inferiores à conversão direta. Desvantagens:  Conceptualmente mais complexo;  Produção menos eficiente de fuel;  Produz gasolina com baixo índice de octanas;  Energeticamente é menos eficiente.

10 CTL - Fundamentos

11 Fischer-Tropsch  Início na década de 1920, com os cientistas Franz Fischer e Hans Tropsch (FT) desenvolveram o processo de conversão do gás de síntese, produzido a partir do carvão, em combustíveis líquidos.  Tecnologia utilizada em escala comercial na Alemanha (durante a 2ª Guerra) e na África do Sul (devido ao embargo energético) a partir de CO + 2 H 2 -CH H 2 O

12 Fischer-Tropsch A tecnologia é considerada o refino do futuro pois permite a obtenção de diesel, nafta petroquímica e lubrificantes de alta qualidade, sem emitir enxofre ou nitrogenados produtos da reação são mais puros e suaves para o meio ambiente. Fonte: Recent advances in Gas-to-Liquids technologies, by Roberto Zennaro, EniTecnologie

13 Fischer-Tropsch Diesel convencional vs Diesel FT Fonte: Gas-to-Liquids, Shell

14 Beneficiamento Processo FT  Depois da polimerização FT (criação de cadeias longas com alta quantidade de carbono) ocorre hidroisomerização (tranforma cadeias lineares em ramificadas) ou hidrocraqueamento. Altas temperaturas Baixas temperaturas Conversão da cera (parafinas lineares) proveniente do Fischer- Tropsch Processo exotérmico, produção de gasolina e alfa-olefinas Produção de diesel e nafta

15  Aumento do preço petróleo;  Demanda crescente por combustíveis líquidos limpos e de alta qualidade (economia ambiental);  Desenvolvimento da tecnologia vem reduzindo custo de produção da rota;  Abundantes reservas mundiais e baixo preço do carvão. Impulsionadores da tecnologia

16 Projetos mundiaisProjetoCustoParceriaTecnologiaCapacidadeInício Majiata, Erdos -Shenhua GroupShenhua BPD2008 Yulin, Shaanxi$ 5 bilhões Shenhua Group Sasol Sasol (LT) BPD2012 Ningxia$ 5 bilhões Shenhua Group Sasol Sasol (LT) BPD2012 Yulin, Shaanxi100 bilhõesYankuang GroupYulin1 MMt/a2012 Tunliu, Shaanxi -Lu’na Group t/a2008 Inner Mongolia -Yitai Group t/a2008 Projetos na CHINA

17 Única Planta CTL em operação comercial no mundo SASOL, África do Sul Em operação desde 1955 Capacidade: BPD Cobre 30% das necessidades de gasolina e diesel do país Projetos mundiais

18 Reservas carvão Brasileiro Características do Carvão Mineral Campo Leste - RS Análise Elementar (%) Carbono38,70 Hidrogênio2,90 Nitrogênio0,60 Enxofre2,60 Cinzas46,70 Oxigênio8,50 Recurso Disponível 1,5 bilhões tons de carvão 1,13 tons/bbl C5+ Fonte: Petrobrás bbl C5+/dia* *Fornecimento por 50 anos

19 Reservas carvão Brasileiro Características do Carvão Mineral Campo Jacuí- RS Análise Elementar (%) Carbono45,50 Hidrogênio2,90 Nitrogênio0,80 Enxofre2,10 Cinzas40,00 Oxigênio8,60 Recurso Disponível 1,5 bilhões tons de carvão 1,00 tons/bbl C5+ Fonte: Petrobrás bbl C5+/dia* *Fornecimento por 50 anos

20 Reservas carvão Brasileiro Características do Carvão Mineral Campo Candiota - RS Análise Elementar (%) Carbono38,70 Hidrogênio2,90 Nitrogênio0,80 Enxofre2,10 Cinzas40,00 Oxigênio8,60 Recurso Disponível 3,2 bilhões tons de carvão 1,28 tons/bbl C5+ Fonte: Petrobrás bbl C5+/dia* *Fornecimento por 50 anos

21  CTL significa uma rota LIMPA de aproveitamento de um recurso mineral;  CTL é uma importante rota para o aproveitamento de carvão de alto teor de cinzas;  Grandes investimentos vêm sendo realizados (China, USA, África do Sul) para aumentar a capacidade instalada de produtos gerados por CTL;  CTL gera produtos de refino (diesel, lubrificantes e nafta petroquímica) de alta qualidade. Conclusões

22 D i M ethyl E ther

23  DME – DiMetil Éter (descrição);  Produção;  Vantagens / Conclusões;  Projectos mundiais. Conteúdo

24 Matérias-primas Figura 1: Matérias-primas,combustíveis e tecnologia de produção de veículos que podem ser implementados no sector dos transportes. Fonte: DME as an alternative fuel, Semelsberger, T.A., 2005

25 DME – DiMetil Éter  DME ou Dimetil éter é um composto orgânico de fórmula molecular CH 3 -O-CH 3 ;  É o éter mais simples, gasoso e sem cor, é um percursor de outros compostos orgânicos e um propulsor de aerosóis;  Pode ser também utilizado como combustível;

26  O DME é um combustível ultra limpo em que a combustão é feita sem fumo (sem emissão de particulados), com baixa emissão de CO 2 e 90% menos emissões de NOx do que os combustíveis padrão;  É biodegradavél, não é corrosivo e não contamina o solo ou os aquíferos no caso de vazamento. DME – DiMetil Éter

27  O dimetil éter é produzido através da desidratação do metanol, obtido através do syngas: 2 CH 3 OH CH 3 OCH 3 + H 2 O  Pode também ser produzido através da hidrogenação parcial do monóxido de carbono, que por sua vez pode ser obtido a partir de várias fontes de hidrocarbonetos (carvão, petróleo, gás e biomassa): 3 CO + 3 H 2 CH 3 OCH 3 + CO 2

28 DME – DiMetil Éter Rota de produção de DME a partir do gás natural. Fonte: Dimethyl Ether (DME), Energy for the Future, TOTAL S.A.

29 DME – DiMetil Éter Processo convencional de 2 passos de produção de DME. Processo produção de DME de 1 passo patenteado pela japonesa JFE. Fonte: Dimethyl Ether (DME), Energy for the Future, TOTAL S.A.

30 DME – DiMetil Éter  O novo processo, patenteado pela JFE é mais eficiente do que o processo convencional que engloba a desidratação do metanol;  A unidade de demonstração com reciclo de CO2 aumenta a eficiência do processo e reduz a emissão de gases com efeito de estufa;  Por outro lado, usando apenas um passo para síntese, o custo capital será reduzido por utilizar um único reator.

31 Diagrama de fluxo típico de formação do DME através de síntese direta do carvão ou do gás natural Fonte: Dimethylether Production Technology (DME), Clean Coal Technologies in Japan DME – DiMetil Éter

32 Potencial de aplicação Geração de Energia  Aprovado pela Mitsubishi, Hitachi and General Electric como combustível para as suas turbinas a gás;  O DME é uma alternativa eficiente a outras fontes de energia para plantas de tamanho médio, especialmente em ilhas ou regiões isoladas onde o transporte de gás natural pode ser difícil e onde a construção de terminais de regaseificação de LNG (Liquid Natural Gas) é inviável;  O DME é transportado à temperatura de -25°C, tornando-o mais fácil de manejar do que o LNG, que é transportado a -163°C;  O seu uso terá um preço reduzido porque utilizará a infraestrutura de LPG(Liquid Petroleum Gas) existente.

33 DME – DiMetil Éter Potencial de aplicação Substituto para o LPG  Tem um preço estrutural mais atrativo do que o LPG;  O DME pode ser misturado numa proporção de 15% a 20% em LPG, sem necessidade de modificar o equipamento ou a rede de distribuição.

34 Combustível automotivo  Descrito como “LPG diesel”, o DME é alternativa viável comprovada para combustível automotivo limpo;  Promover o uso em redes de transporte público (ex:frota de ônibus) ou de mercadorias sem alterações significativas nos motores;  Maior eficiência energética (elevado número de cetanos);  Vários benefícios ambientais como a não emissão de enxofre ou particulados. DME – DiMetil Éter Potencial de aplicação

35 DME – DiMetil Éter Potencial de aplicação Propriedades físicas e químicas de alguns combustíveis Fonte: Dimethyl Ether (DME), Energy for the Future, TOTAL S.A.

36 DME – DiMetil Éter Teste em estrada comparando os dados de emissões de motores usando diesel comum e DME. Fonte: J. McCandless, DME as an Automotive Fuel: Technical, Economic and Social Perspectives Energy Frontiers Conference, 2001.

37 Vantagens / Conclusões  Liquefação a -25°C ou a cerca de 6 atmosferas Mais fácil de armazenar do que o LPG. Permite o transporte por barco a baixo custo e também utilizar toda a logística disponível existente para LPG com apenas algumas remodelações;  Alto valor de cetanos do DME Pode ser usado em motores diesel convencionais com elevada eficiência térmica (ao contrário do LNG e do LPG que possuem baixo valor de cetanos);

38 Vantagens / Conclusões  Não contém enxofre Evita a produção de SOx quando é queimado;  Sem ligações diretas de Carbono Contém oxigênio entre os carbonos e por isso durante a combustão não gera particulados;  Pode ser usado nas residências para aquecimento e para cozinhar;

39 Projectos Mundiais A previsão de produção interna de DME na China é: - 4,36 Mtons em 2008; - 7,84 Mtons em 2009; - 14,84 Mtons em 2010; Desde 1 Julho de 2008 os impostos sobre o DME na China diminuiram de 17% para 13%, o que é um sinal do reconhecimento do DME como fonte de energia.

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