Olhar de um Físico

por Rui Namorado Rosa

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Hidrocarbonetos no centro do Mundo

A energia é crucial ao funcionamento de todas as economias e a sua (in)disponibilidade está no coração da prolongada crise económica e política que aflige quase todo o mundo.

Nas últimas semanas sucederam-se acontecimentos muito significativos a este respeito. Nos EUA, realizou-se uma conferência da iniciativa conjunta das Academias das Ciências e da Engenharia - Workshop on Trends in Oil Supply and Demand and the Potential for Peaking of Conventional Oil Production (Washington, 20-21 de Outubro 2005) e uma outra da iniciativa da ASPO-EUA - First World Oil Conference (Denver, 10-11 de Novembro de 2005). Entretanto, a 24 de Outubro, foi submetida no Congresso norte-americano uma resolução bi-partidária que reconhece o "peak-oil" e propõe um programa ambicioso de transição acelerada para outras fontes de energia, liderado pelos EUA em cooperação internacional.

Grandes forças fazem mover o centro do mundo.

Escassez e substituição de hidrocarbonetos

A progressiva escassez dos hidrocarbonetos (petróleo e gás natural), que representam dois terços do aprovisionamento mundial de energia, é pois matéria que preocupa um número cada vez maior de cientistas, políticos e cidadãos, a que os economistas não podem ser também alheios.

A experiência industrial dos vários países produtores de petróleo tem revelado que a sua capacidade de produção atinge o respectivo máximo cerca de 25 a 40 anos após a ocorrência da taxa máxima de descoberta de reservas nos seus depósitos petrolíferos (essa variabilidade depende de factores geológicos, mas também de factores económicos e políticos). Depois de mais de três dezenas de países terem já ultrapassado a sua capacidade máxima de produção de petróleo, o lote de países que seguramente ainda não atingiram o pico da respectiva curva de produção é um pelotão já reduzido a apenas oito, confinado à Arábia Saudita, Iraque, Abu-Dhabi, Cazaquistão, Azerbeijão, Uzbequistão, Líbia e Bolívia. E se constatarmos que o pico de descobertas, no plano mundial, se centrou na década de 1960, poderemos antecipar que o correspondente pico da produção provavelmente ocorrerá na primeira década do novo século.

Outro sinal de alarme tem a ver com o desempenho dos maiores campos petrolíferos. Quase metade da produção mundial está a ser assegurada pelos 120 maiores campos petrolíferos. Destes, os catorze maiores (super-gigantes, com capacidade superior a 500.000 barris/dia) asseguram, só por si, 20% da produção mundial. Ora a descoberta de campos gigantes vem diminuindo em número e dimensão desde a remota década de 1950; o último super-gigante foi descoberto nos anos 1980. A larga maioria está envelhecida e muitos deles entraram já em franco declínio de produção; os maiores dos maiores, Gawar na Arábia Saudita, Burgan no Kuwait e Cantarel no México, depois de largas dezenas de anos de elevada produtividade, entraram em declínio, não obstante os esforços de produção assistida.

Outro sinal de alarme é o facto de, enquanto a taxa de extracção mantém ainda tendência ascendente, a taxa de descoberta de novas reservas exibe tendência decrescente, com saldo consistentemente negativo desde o início da década de 80; estamos a consumi-lo ao ritmo de 25 biliões de barris por ano, enquanto o ritmo de descoberta se reduziu já a apenas 5 biliões. Quer dizer que entrámos decisivamente num período em que exaurimos um stock definitivamente limitado.

Mas há ainda outros aspectos geopolíticos em questão; cerca de 25% da produção mundial é assegurada por apenas 36 campos super-gigantes e gigantes em países do Médio Oriente membros do cartel OPEC. Os dois maiores produtores mundiais de petróleo são, destacadamente, a Arábia Saudita e a Rússia, ambas com capacidades instaladas de cerca de 10 milhões de barris por dia, que se prevê não possam já ser significativamente ampliadas. O único país que se supõe poderia suportar ainda uma ampliação significativa da capacidade produtiva é o Iraque, de 2 para 4 milhões de barris por dia, se a situação política pudesse aí estabilizar-se, porque se estima que a respectiva extracção acumulada não tenha ainda excedido 25% das respectivas reservas últimas; todavia, note-se que a produção total aí realizável (na ordem de 100 biliões de barris), sendo substancial no plano internacional, representa "tão só" 4 anos de consumo mundial ao seu presente nível.

As estimativas das reservas últimas recuperáveis (URR) mundiais são variáveis consoante os autores, mas o intervalo em que se situam mantém-se estável ao longo das últimas dezenas de anos; segundo a ASPO, esse montante estará próximo de 2000 biliões de barris. Já não são de esperar surpresas, não obstante ou justamente por causa dos notáveis progressos realizados, quer na prospecção quer na exploração. É por isso que se pode afirmar com segurança que estaremos (a nível mundial) próximo do ponto em que a quantidade de petróleo já extraído e queimado (cerca de 945 biliões de barris) é aproximadamente igual à quantidade recuperável das reservas remanescentes. A dúvida se tal ocorrerá alguns anos mais cedo ou mais tarde é irrelevante e até não concretamente observável; o fundamental é a mudança da tendência que se avizinha, se não é que estamos a atravessá-la justamente agora.

As repercussões económicas dessa transição poderão revelar-se (ou estarão a revelar-se já) determinantes no funcionamento e organização da esfera sócio-económica. Se, como algumas correntes de pensamento económico argumentam, a energia é um factor de produção cuja real produtividade é muito superior à respectiva contribuição na estrutura de preços dos factores, a disponibilidade de energia, independentemente do seu custo monetário, será determinante para a possibilidade de crescimento económico (numa métrica física).

Então, a escassez de uma determinada fonte de energia primária requer a sua substituição por outras fontes, de forma que a disponibilidade de energia não se torne em factor limitativo da produção. Essa substituição está a ocorrer de facto. Cerca de 1880, as duas fontes de energia primária dominantes no plano mundial eram então a biomassa (lenha) e o carvão mineral, em iguais proporções, a primeira em tendência descendente e o segundo ascendente; a energia solar, eólica e hídrica mantinham a sua histórica importância, que porém se tornara relativamente menor, por força do acelerado crescimento da produção económica, já suportado no consumo do carvão mineral, que foi parte intrínseca da revolução industrial. Por esse tempo, também, o petróleo iniciava, nos EUA, o seu ciclo de vida como combustível de futuro. Mais de um século volvido, no final do século XX, cinco fontes primárias asseguravam contribuições importantes e em boa medida especializadas no aprovisionamento mundial de energia: o petróleo com 40%, o gás natural e o carvão com cerca de 25% cada (mas com tendências contrárias, ascendente o primeiro, descendente o segundo), a fracção restante sendo devida a energias nuclear e hídrica (ambas na produção eléctrica).

Porém, as diversas fontes de energia não são equivalentes e, portanto, as respectivas substituições não são física e economicamente indiferentes. O petróleo substituiu o carvão não por exaustão do carvão; e o gás natural, que em regra acompanha geologicamente o petróleo, começou por ser negligenciado, até passar a ser recuperado lá onde escasseou o petróleo. O petróleo é, como líquido, facilmente armazenável, transportável e destilável, uma matéria-prima energética e química incomparável. Ele poderá ser substituído em termos de poder calorífico mas não é substituível no conjunto das suas superiores propriedades. Em particular, o petróleo é a mais eficaz origem de combustíveis líquidos, universalmente utilizados em motores de combustão interna, quer em aplicações fixas quer sobretudo em aplicações móveis, com destacada predominância nos sectores de transportes aéreo, marítimo e terrestre. E por esta via o petróleo está omnipresente e tem uma importância imediata e determinante no comércio, a todos os seus níveis de integração económica.

Daí que seja necessária e se assista a um esforço no sentido de procurar diversificar as origens de hidrocarbonetos líquidos, para além do petróleo dito "convencional", que goza de baixa viscosidade e se encontra acumulado em rochas relativamente porosas e permeáveis. A pressão da procura exige investimento na extracção de outros hidrocarbonetos líquidos, menos acessíveis ou de menor qualidade. De entre estas contribuições não convencionais, a mais apreciável vem, e projecta-se continue a vir, sobretudo dos líquidos que acompanham o gás natural e condensam aquando da sua extracção. Outras "fronteiras" de extracção de petróleo não convencional são o "petróleo polar" (depósitos a latitude superior ao círculo polar árctico), o "petróleo de águas profundas" (depósitos no offshore em fundos marinhos a profundidade superior a 500 metros), o "petróleo pesado" (de elevadas densidade e viscosidade) e os "asfaltos" e "betumes" (correspondentes a fases geologicamente anteriores ou posteriores à formação de petróleo).

Os petróleos polar e de água profundas exigem soluções técnicas sofisticadas e implicam pesados investimentos e custos de exploração; por isso, só depósitos de média ou grande dimensão justificam ser explorados. O aproveitamento de depósitos de petróleo pesado, de areias betuminosas ou de xistos asfálticos, requer igualmente soluções técnicas complicadas e pesados investimentos; são tipicamente casos de baixo retorno de energia por energia investida na extracção, ou seja, baixa eficiência de extracção da energia primária; existem alguns grandes depósitos (Orinoco, na Venezuela, Athabasca, no Canadá; Green River, nos EUA) cuja taxa de recuperação é reconhecidamente baixa e que comportam impactos ambientais importantes.

Energia e crescimento económico

A captação ou extracção de uma fonte de energia primária é uma actividade económica que ela própria consome recursos, e em particular energia. Por cada barril de petróleo investido no Golfo Pérsico podem ser extraídos, refinados e transportados trinta ou mais barris. Se esse indicador (o retorno da energia investida na extracção ou eficiência energética de extracção de energia) declina, mais energia bruta terá de ser extraída para colher a mesma quantidade de energia líquida, efectivamente utilizada para outras actividades económicas. O retorno no caso de extracção de hidrocarbonetos a partir de areias betuminosas ou dos xistos asfálticos é próximo de 2 a 3; essa extracção implica enorme mobilização de energia (actualmente gás natural) e de massa (desmonte de rochas e consumo de caudais de água) para obter relativamente modestas quantidades de energia útil; o cenário de tais hidrocarbonetos serem extraídos à custa da sua própria energia, não obstante existirem enormes recursos, parece inverosímil.

A evolução para fontes ou tecnologias de menor retorno energético implica a redução da energia efectivamente disponível para as restantes actividades e/ou o aumento do investimento e a diminuição da rentabilidade do sector energético. Tal evolução terá evidentemente duradouro impacto económico.

A econosfera, o conjunto das instituições e processos sociais de elaboração material, é um sistema aberto no seio da geosfera natural. Toda a actividade económica implica transformação material e decorre no seio da natureza, sujeita a suas leis naturais. A civilização pré-industrial e o arranque da revolução industrial suportaram-se inteiramente em fluxos (directos e indirectos) de energia solar. O valor da terra (solo) é devido à sua produtividade que por sua vez é atribuível à capacidade de captar e converter os fluxos de energia naturais accionados pela fluxo primário de radiação solar.

O mesmo se diz dos stocks renováveis ou fundos, como as florestas e os pesqueiros.

Todos os instrumentos ao serviço do homem foram fabricados ou exclusivamente por si (trabalho somático) ou com o auxílio de uma fonte de energia externa (como o fogo ou o curso de água); e a sua utilização requer apenas manipulação (trabalho somático) ou uma fonte de energia externa. Uma sociedade organiza-se e caracteriza-se pelo tipo de instrumentos que utiliza. Na sociedade primitiva o homem fabricava e manipulava ele próprio todos os seus instrumentos. Na sociedade industrial avançada a máquina é omnipesente, tendo consumido energia no seu fabrico e consumindo de novo energia na sua utilização.

Obter energia implica trabalho, ou seja dispêndio de energia. A relação entre energia obtida e energia dispendida, tem um significado primordial na base material de todas as sociedades e dita a sua sustentabilidade e habilidade para o seu crescimento. Nas sociedades pré-industriais, o trabalho somático do homem (e dos animais de trabalho domesticados) aplicado ao solo (e dadas as disponibilidades dos factores sol e água), deveria produzir alimentos suficientes para sustentar esse ciclo de realimentação, sem o que a fome poria em risco a sobrevivência da população e a estabilidade da sua estrutura. O antigo Egipto e as antigas civilizações da Mesopotâmia prosperaram nas margens férteis de grandes rios com condições climatológicas favoráveis e regimes hidrográficos favoráveis e solos férteis. Nas sociedades industriais avançadas a intensidade de utilização de energia externa é dezenas de vezes a capacidade de realização de trabalho somático, até mesmo na agricultura, mas sobretudo nos transportes. As fontes de energia externa que suportaram o passado desenvolvimento industrial são os combustíveis fósseis, particularmente o petróleo, que ganhou predominância quantitativa e qualitativa ao longo de quase todo o século XX. Todavia os depósitos de combustíveis fósseis são finitos e apenas uma parte deles são ou poderão vir a ser tomados como "reservas", isto é, passíveis de ser utilmente exploradas, ponderados os factores tecnológicos e económicos.

Lamentavelmente, as expectativas colocadas nas potencialidades de desenvolvimento tecnológico, têm sido erradamente supostas ilimitadas pelo pensamento económico neoclássico dominante.

A extracção de recursos minerais implica fluxos de energia e massa, na sua maior parte indirectos ou "invisíveis". À parte o ferro e o alumínio, já os próprios metais básicos são extraídos de minérios com teores da ordem de 1% apenas. E a concentração e refinação de todos eles implica importantes dispêndios energéticos, mediante processos mecânicos, térmicos e químicos.

Quando nos ocupamos de extracção de matérias-primas energéticas (fósseis ou nucleares) é apropriado tomar a razão entre energia (bruta ou líquida) obtida e energia dispendida - "energy return on energy invested" ou "energy profit ratio" como medida da eficiência energética de extracção dessa fonte de energia primária. Este indicador é em regra de aferição incerta porque a indústria e as entidades responsáveis pela recolha de informação não estão para ele sensibilizados; os fluxos de energia são medidos apenas em pontos onde incidem ou transacções comerciais ou a aplicação de taxas.

Consumos internos à indústria petrolífera não são em geral relatados; gás natural é por vezes reinjectado nos campos petrolíferos para incrementar a taxa de recuperação e "stranded gas" é consumido pela própria indústria, mas não são registados; o gás consumido na extracção de "petróleo sintético" a partir de areias betuminosas ou na beneficiação de "petróleo pesado", também não é registado no balanço energético da indústria petrolífera; "ganhos de refinaria" são acertos que confirmam a inconsistência de critérios e procedimentos; etc.

Os hidrocarbonetos convencionais - petróleo e gás natural - são fluidos resultantes da lenta transformação de matéria orgânica incorporada em rochas sedimentares em afundamento e submetidas a temperaturas e pressões progressivamente elevadas (rocha mãe), que ficam retidos e armazenados em rochas porosas e permeáveis e naturalmente pressurizadas (rocha reservatório), pelo que, uma vez perfurada a rocha cobertura, a sua ejecção é espontânea. Com o prosseguimento da extracção, a pressão baixa e, numa segunda etapa, o prosseguimento da extracção requer pressurização, mediante injecção ou de água sob o lençol de hidrocarboneto ou de um gás (azoto, dióxido de carbono, ou mesmo gás natural) sobre o lençol de petróleo. Etapas mais avançadas exigem a extracção através de furos horizontais, a injecção de substâncias tensioactivas, a fragmentação da rocha com explosivos, a instalação de bombeamento subterrâneo, etc. Qualquer modalidade de extracção assistida ("enhanced oil recovery" - EOR) é não só exigente em recursos adicionais, particularmente energia, como também é contrariada e está limitada no seu alcance pelo facto de o escoamento se dar em mistura de fases, de que resulta a fragmentação do hidrocarboneto em bolsas isoladas cuja acessibilidade se torna progressivamente mais difícil; em consequência, a taxa de recuperação frequentemente não excede 45% para o petróleo e 70% para o gás. A aceleração da extracção, a exploração gananciosa para satisfação de necessidades imediatas, agrava as irreversibilidades e traduz-se tanto na antecipação do pico da produção como em mais rápido declínio da ulterior taxa de extracção e redução da taxa de recuperação final alcançada.

É evidente que o incremento da taxa de recuperação do hidrocarboneto pré-existente exige, em particular, a intensificação do consumo de energia na extracção, isto é, a eficiência energética de extracção degrada-se progressivamente ao longo do ciclo de vida de um campo petrolífero, pelo que o hidrocarboneto in situ nunca é totalmente extraído. Os limites económicos e técnicos da extracção do recurso não podem ser feitos deslizar indefinidamente, como é crença corrente, porque admitindo que o fossem, a extracção tornar-se-ia, a partir de certo ponto, em sumidouro e não fonte de energia.

Aliás a extracção de qualquer matéria-prima não energética é sempre um sumidouro de energia. Se faz sentido consumir energia para extrair bauxite e dela obter concentrado e deste alumínio refinado, pelo valor que a este é atribuído pela sua utilidade material, e o mesmo acontece com substâncias raras, como os platinoides, cujo custo energético de extracção é ainda muito mais elevado, mas que têm elevada utilidade técnica, pelo contrário não faz sentido físico consumir energia para com ela adquirir menos energia, e só poderá fazer sentido económico aparente, ao não considerar o ciclo de vida completo dos produtos ou ao ignorar os fluxos de massa e energia associados aos processos.

Os recursos de hidrocarbonetos não convencionais caracterizam-se por exibirem ab initio baixa eficiência energética de extracção. Mesmo que os recursos sejam muito vastos, os fluxos de massa e energia exigidos para obter uma unidade de energia líquida, a ser exportada e consumida fora da própria indústria da energia, são substancialmente superiores aos exigidos para obter uma unidade de energia líquida partindo de recursos convencionais. Isso significa que os investimentos em meios de equipamento serão proporcionalmente maiores e os impactos ambientais também.

A escassez já patente em reservas de hidrocarbonetos convencionais faz com que se recorra, cada vez mais, a reservas não convencionais, nomeadamente: petróleo pesado e ultra-pesado, areias betuminosas, jazidas no offshore profundo, jazidas na zona polar, líquidos de gás natural (NGL) e líquidos do carvão (CL), líquidos sintéticos derivados do gás à saída do poço (GTL) ou do carvão ou à boca da mina (CTL), "Coal Bed Methane" e "Tight Gas Sands". Xistos asfálticos (rochas-mãe imaturas portadoras de querogénio ainda não convertido em hidrocarbonetos) e sedimentos marinhos (portadores de hidratos de metano) são referidos por ocorrerem em algumas vastas jazidas, mas o energy profit ratio da sua extracção presume-se proibitivo.

Os consumos incorridos pelas forças armadas e em acções militares em particular não são relatados, sendo certo que são elevados os consumos de veículos de transporte e de combate de todos os ramos. As perdas em resultado de acções militares também não são publicamente comunicados; calcula-se que as perdas em poços incendiados no Kuwait aquando da guerra do Golfo tenham ascendido a 2 biliões de barris. Extrapolando o conceito, o "energy profit ratio" da invasão e ocupação do Iraque será, até à data, muito baixo se não mesmo negativo e, tomado no ciclo de vida das reservas iraquianas, vai diminuindo continuamente com o prolongamento do estado de guerra (gastos com a máquina de guerra e perdas em sabotagens sucessivas).

Assim, o pico de produção de hidrocarbonetos convencionais e a transição para hidrocarbonetos "não convencionais" significa, essencialmente, uma degradação progressiva da eficiência energética de extracção de energia primária, do nível muito elevado atingido a meio do século XX para valores que poderão chegar ao nível de fases remotas da revolução industrial. Mesmo que as eficiências energéticas da conversão de energia primária em secundária (centrais termoeléctricas e refinarias por exemplo) e da utilização final (motores térmicos, células de combustível, sistemas de energia total, por exemplo) possam ainda progredir, é já relativamente escassa a margem para progresso nestes âmbitos. Ora uma economia industrial suportada em baixa eficiência energética de extracção de energia primária, terá uma capacidade de acumulação de bens materiais (e capital) fortemente diminuída. O século XXI será tecnicamente muito mais avançado mas poderá ter uma capacidade de crescimento comparável ao século XIX.

Bibliografia

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http://planetforlife.com/oilcrisis/oilreserves.html


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