Encontrando os fugitivos: detectando metano em lugares inesperados

A transição energética exige que as indústrias simultaneamente reduzam suas emissões e desenvolvam alternativas de energia limpa. É uma tarefa difícil, mas a produção de combustível é uma área em que os cenários estão mudando efetivamente. 

Detectar e mitigar as emissões de metano é a ação mais facilmente alcançável pelos esforços internacionais a curto prazo para combater o aquecimento global. 

Um documento do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente, Global Methane Assessment , produzido em maio deste ano em colaboração com a Climate and Clean Air Coalition, confirmou que o metano é dezenas de vezes mais danoso que o dióxido de carbono no aquecimento da atmosfera, sendo também responsável por cerca de meio milhão de mortes prematuras todos os anos. Além disso, a Administração de Proteção Ambiental dos EUA relata que “o metano é mais de 25 vezes mais potente que o dióxido de carbono na retenção de calor na atmosfera”.

A mitigação deste poluente deve, portanto, ser tratada como uma prioridade. 

É evidente que você não pode mitigar o que não pode detectar. Dessa forma, uma poderosa plataforma de monitoramento da Baker Hughes, desenvolvida para auxiliar a indústria de petróleo e gás na identificação, medição e contenção de emissões de metano, também está sendo aplicada na crescente indústria de biogás. Essa tecnologia auxilia na resposta aos vazamentos de metano, garantindo que o biogás (também conhecido como gás natural) seja seguro para as pessoas envolvidas na sua produção e que ofereça um combustível verdadeiramente renovável e com baixo teor de carbono. 

Segundo pesquisas científicas publicadas recentemente, o metano contribui com pelo menos um quarto do aquecimento global bruto atual e sua concentração na atmosfera continua a crescer rapidamente. A Avaliação Global de Metano da ONU identifica que “mais da metade das emissões globais de metano derivam de atividades humanas em três setores”, sendo eles: 

• Produção de combustíveis fósseis: extração de petróleo, gás e carvão 

• Gestão de resíduos: aterros e tratamento de águas residuais 

• Agricultura: emissões de gado por fermentação entérica (digestão) e estrume 

Progresso de gases de efeito estufa na pecuária

Onde essas emissões estão geograficamente concentradas – como na extração de combustível fóssil, aterros sanitários e instalações de processamento de efluentes e estrume – o monitoramento de emissões pode levar a ações de mitigação significativas, diz Myalee Muller, Diretor de Produto para Medição e Detecção da Baker Hughes. 

Após um programa piloto bem-sucedido, a equipe de Muller está aplicando a solução de gerenciamento de emissões da Baker Hughes para monitorar continuamente os vazamentos de metano em 22 lagoas de biogás no Missouri, operadas pela Roeslein Alternative Energy (RAE). A RAE armazena o esterco em lagoas cobertas por lonas geotêxtis flexíveis, que captam o biogás gerado pela digestão anaeróbica desses resíduos agrícolas. Como explica Muller, as lonas sobem e descem com o acúmulo e extração de gás e podem ser afetadas pela “fadiga cíclica” de expandir e contrair, “criando oportunidades de vazamentos nas bordas”. O clima de tempestade também pode levar ao rasgo das lonas, causado por detritos ou galhos voadores. 

A solução da Baker Hughes, adotada na detecção do metano que escapada produção de petróleo e gás, lança uma "malha" digital de vigilância sobre as lagoas, colocando estrategicamente sensores avançados em todo o local. Os dados coletados desses nós são analisados na núvem e o software acionadopor inteligência artificial informa a ocorrência de vazamentos e sua localização ao operador

Para Mueller, o benefício mais empolgante dessa tecnologia é “a oportunidade de, no futuro, conectar os dados ambientais coletados aos dados de produção e processo, permitindo começar a identificar e prevenir a ocorrência de emissões”. 

Chris Roach, presidente da RAE, relata: “A plataforma nos fornece monitoramento autônomo, acionável e econômico 24 horas por dia, 7 dias por semana em tempo real das emissões de biogás”. Ele espera que a instalação expandida, pós-piloto, “nos ajude a promover o RNG [gás natural renovável] como um combustível seguro, confiável e sustentável para uma variedade de usos”. Mueller acrescentou que vários operadores estão planejando até 1.000 lagoas de biogás apenas no Missouri, com outras em Utah, Carolina do Norte e outros lugares. 

O que é biogás e como é feito?

Como um exemplo da tão buscada economia circular, o biogás é geralmente produzido a partir de resíduos agrícolas (como estrume), resíduos urbanos, resíduos verdes ou resíduos alimentares, e seu produto residual - ou “digestato” - pode ser devolvido à terra para melhoria do solo, mais uma vez contribuindo para a produção agrícola. 

A forma bruta do biogás é o metano – gerado pelos micróbios na digestão das matérias-primas – que deve ser processado para remover as impurezas e o CO2, para então ser injetado em dutos que levam a consumidores industriais ou domésticos, ou comprimido para transporte. Embora hoje em dia seja caro para produzir, esse combustível limpo poderia se tornar cada vez mais viável caso uma indústria grande, como a de transporte marítimo, fosse submetida a um imposto de carbono e a demanda pela produção de biogás em escala consequentemente aumentasse. 

O que está impulsionando o mercado de biogás? 

Embora o biogás hoje seja cerca de 33 vezes mais caro que o gás natural seco (US$ 100 por milhão de pés cúbicos em comparação com US$ 3 por milhão de pés cúbicos), sendo viável somente em jurisdições que incentivam combustíveis de baixo carbono, o mercado de gás renovável está prestes a crescer. 

Em julho, por exemplo, a Comissão Europeia propôs incluir o transporte marítimo em seu Esquema de Comércio de Emissões a partir de 2023 e em conformidade com o prazo de três anos. Cerca de 90% do comércio mundial é transportado por via marítima, sendo responsável por 3% das emissões mundiais de CO2 , e a indústria naval aponta a falta de alternativas viáveis ​​ao combustível marítimo como um desafio à sua descarbonização. 

Lançando uma rede de detecção de metano mais ampla

Em qualquer cenário de biogás, sua produção não deve contribuir para a carga mundial de metano. As concentrações de metano na atmosfera já estão crescendo mais rápido hoje do que em qualquer momento desde a década de 1980. 

Muller diz que a detecção de metano econômica que leva à mitigação também encontrará aplicação a longo prazo em municípios de todo o mundo comprometidos com a redução de suas emissões de carbono. A Avaliação Global de Metano da ONU coloca as emissões combinadas de metano de aterros sanitários e águas residuais em cerca de “20% das emissões antropogênicas globais”. Nos próximos anos, Muller acredita que as emissões de metano dos aterros sanitários podem ser mitigadas até certo ponto por estratégias como reduzir, separar, reciclar e incinerar o lixo produzido pela vida moderna; mas o metano das estações de tratamento de águas residuais será um desafio persistente. 

“Recentemente, eu estava em uma ligação com uma grande empresa de consultoria de engenharia que estava analisando o monitoramento contínuo em 30 a 40 locais de águas residuais no Reino Unido”, diz ela, “porque o país se comprometeu com a neutralidade de emissões e está reconhecendo o nível de emissões de metano produzidas por essas instalações municipais”. 

O metano é amplamente reconhecido como uma emissão alvo devido à existência de tecnologias eficazes de detecção e mitigação. A ONU relata que apenas 60% das medidas de mitigação do metano têm potencial de redução à custo baixo ou negativo, com o maior potencial de redução ao custo negativo “no subsetor de petróleo e gás, onde o metano capturado aumenta a receita em vez de ser liberado na atmosfera”. A Agência Internacional de Energia estima que 75% das emissões de metano das operações de petróleo e gás poderiam ser evitadas com tecnologias já disponíveis. 

A vida atmosférica relativamente curta do metano, de cerca de 10 anos, “significa que agir agora pode reduzir rapidamente as concentrações atmosféricas”, diz o relatório da ONU. Ele acrescenta que a redução das concentrações de metano agora reduziria rapidamente a taxa de aquecimento atmosférico nesta década, ajudando a limitar os perigosos ciclos de feedback climático, melhorar os resultados sob a saúde humana e ajudar a preservar a capacidade da Terra de produzir as plantações necessárias para nutrir a população global. 

Recrutamento em uma nova indústria com propósito

Outro impacto importante do combate às emissões de metano é a geração de oportunidades de emprego – assunto de um estudo de 2021 chamado Find, Measure, Fix: Jobs in a Indústria de Mitigação de Metano dos EUA, que é o terceiro de uma série realizada em 2014 e 2017, encomendado pelo Fundo de Defesa Ambiental dos EUA. 

O Find, Measure, Fix identificou mais de 215 empresas no setor de mitigação de emissões de metano dos EUA, oferecendo uma variedade de funções, de técnicos de campo a cientistas de dados. Muitas dessas empresas antecipam o aumento de sua força de trabalho em resposta ao provável fortalecimento da regulamentação federal e estadual das emissões de metano. 

Benjamin Linke, vice-presidente de gerenciamento de emissões da Baker Hughes, diz que a empresa já está “contratando para todos os tipos de novas funções, desde pilotos de veículos aéreos não tripulados a cientistas de dados, gerentes de programas, engenheiros de robótica e gerentes de projetos… etc”. 

Muller concorda dizendo: “Estamos criando uma nova força de trabalho. Em todas as nossas operações, procuramos aplicar a tecnologia à solução de problemas e precisamos de mais especialistas técnicos em visão computacional, análise avançada, aprendizado de máquina para desenvolver soluções.” 

A detecção, medição e mitigação de metano é um campo amadurecido com as tecnologias existentes, prontas para serem aplicadas a um dos desafios de gases de efeito estufa mais potentes do mundo, pois afeta tanto as indústrias transicionando quanto as indústrias de novos combustíveis.