O metanol na batalha pelo combustível do futuro

Porque é que o Spotlight on Methanol está em foco?

Com o advento de novos e preocupantes fenómenos climáticos, governos e organizações internacionais em todo o mundo estão a lutar por soluções para o crescente conteúdo de carbono e GEE na atmosfera. As repercussões disto também se fazem sentir na indústria marinha, tais como os objectivos da IMO para 2030 e 2050. O metanol está a moldar-se para se tornar um combustível alternativo prometedor, uma vez que faz tiquetaque à maioria das caixas que os operadores de navegação desejam num combustível do futuro. E a aceitabilidade do metanol está a aumentar provavelmente devido à consideração de que um combustível perfeito que resolva todos os nossos problemas pode nunca ser descoberto a tempo.

Que caixas é que o metanol assinala na lista de combustível perfeita?

O metanol tem muitas coisas a seu favor, mas indiscutivelmente o factor mais importante a seu favor é a maturidade da tecnologia no manuseamento do metanol. O metanol tem muitas utilizações na produção e fabrico para além de ser utilizado como combustível, como por exemplo na produção de polímeros, nomeadamente plásticos, tintas, vernizes, e produtos de limpeza. Tudo isto já colocou o metanol na lista dos 5 principais produtos transportados no mundo, com uma notável base de conhecimentos sobre o manuseamento e transporte do metanol presente. Esta é uma vantagem considerável sobre os concorrentes, tais como o Hidrogénio e a electricidade utilizados para conduzir navios, uma vez que já existe uma infra-estrutura e cadeia de abastecimento bem desenvolvidas para a produção e transporte de metanol.

Ao decidir sobre o futuro de um combustível, a logística desempenha um papel fundamental e aqui o metanol tem uma boa pontuação sobre os seus concorrentes. O metanol é líquido à temperatura ambiente, o que torna o seu armazenamento muito mais fácil e menos intensivo em termos energéticos do que os seus equivalentes criogénicos como o amoníaco, o GNL e o Hidrogénio. Já para não mencionar que a tecnologia e infra-estruturas já existentes necessitam apenas de ligeiras modificações para se adaptarem ao metanol. Isto pode ser extrapolado do facto de que tem havido um sucesso e aceitação consideráveis noutros sectores do metanol, tais como na China, onde o metanol é agressivamente promovido, com um consumo global de 57% de metanol proveniente apenas do país, utilizado em veículos, equipamento de aquecimento, etc. A Europa está também a promover a utilização do metanol como combustível, mesmo motores de alta potência como os das corridas de arrasto descobriram que o metanol é um substituto da gasolina.

Este ano, em Roterdão, foi feito um bunker de metanol em navio-barcaça no navio-tanque químico Takaroa Sun, propriedade de um navio-tanque em NYK.  

A natureza biodegradável do Metanol confere-lhe uma vantagem muito clara sobre os combustíveis fósseis e algumas outras alternativas energéticas. Ser biodegradável significa simplesmente que mesmo que haja um caso de escorregamento ou fuga de metanol, sendo o metanol altamente biodegradável, os seus vestígios são removidos naturalmente em cerca de 7 dias.

A partir de agora, o custo do metanol por GJ é superior não só aos combustíveis convencionais, mas o custo do metanol produzido a partir de matéria-prima orgânica é superior ao custo da matéria-prima fóssil. O custo da fábrica e a capacidade de produção são os principais factores que afectam o preço, mas o facto encorajador é que os grandes nomes como a Maersk estão a perseguir o metanol como a sua escolha de combustível verde. E com outros a seguirem o exemplo, o preço do metanol a descer tornou-se essencialmente uma profecia auto-cumprida. 

O objectivo final na evolução do processo de produção de metanol seria produzi-lo completamente a partir de fontes renováveis. O carbono é obtido através da captura de carbono da atmosfera e o hidrogénio é obtido através de fontes renováveis, tais como a energia eólica e solar. Mas em transição, durante as próximas décadas, o metanol produzido a partir de biomassa, especialmente a sua abundância no sudeste asiático (Indonésia, Malásia, etc.), nomeadamente as frondes de óleo de palma, são uma alternativa viável. O rendimento é suficientemente elevado e, de um modo geral, não há emissão de GEE.

Penetração do Metanol na Indústria

A indução de metanol no sector marítimo está a decorrer há bastante tempo, com o projecto-piloto Green, um retrofit de um navio construído em 1996, Um dos dois motores Cummings foi substituído por um motor diesel Weichai ou Scania para queimar metanol. Com o passar do tempo, os retroajustes tornaram-se mais aerodinâmicos do que a substituição completa dos motores.

O primeiro nome principal na lista de conversões é a Stena Germanica polaca, a sua reconversão começou em 2015 e mais tarde todos os seus 4 motores foram convertidos para combustível duplo, com a opção de utilizar metanol reciclado e uma vez que foi uma das conversões iniciais, manteve a capacidade de utilizar combustíveis convencionais para fiabilidade. Recentemente, a Stena juntou-se à Proman, o maior produtor mundial de metanol, para desenvolver soluções de reconversão e de cadeia de abastecimento para os navios existentes, para os ajudar a adaptarem-se ao metanol no futuro. 

Há muitas maneiras de converter um motor para utilizar metanol e cada uma tem os seus desafios, o projecto-piloto Verde mudou os injectores de combustível e refez a ECU do motor. A composição do combustível foi também alterada para adicionar um improvisador de combustão a 5% para assegurar uma combustão fiável. Os injectores de combustível e atomizadores têm de ser mudados para compensar o facto de o metanol ter uma densidade energética inferior à do combustível pesado.

O motor a dois tempos B&W ME LGI da MAN, movido a metanol, está a ser utilizado em navios que transportam metanol e está cada vez mais a ser utilizado noutros navios com a mudança na economia relativamente ao metanol.

As adições mais recentes são as das linhas Mitsui O.S.K (MOL) que tem o mais avançado sistema de combustão de metanol. O navio recentemente introduzido pela MOL, Capilano Sun é capaz de atingir a exigência de NOX de nível III, mesmo sem um purificador. Isto foi conseguido através da injecção de água juntamente com o metanol. A injecção de água, juntamente com o metanol em geral, proporciona múltiplos benefícios. A temperatura de todo o cilindro permanece mais uniforme à medida que a água vaporiza no cilindro impedindo a formação de "pontos quentes", o que reduz o desempenho e a vida útil do motor. A vaporização da água também reduz a temperatura, permitindo assim uma maior relação ar-combustível, permitindo, por sua vez, tempos de ignição mais agressivos e maior turboalimentação. A água vaporiza e cria pressão que conduz o pistão em vez da energia que está a ser desperdiçada, gerando calor.

Desafios com o Metanol

O maior desafio associado ao metanol no seu caminho para se tornar o combustível do futuro é a baixa densidade energética. O fuelóleo pesado tem 2,5 vezes a densidade de energia por unidade de volume do que o metanol. Isto significa que serão necessários tanques maiores e mais volume de combustível para a mesma viagem. A maioria dos navios acomoda metanol, convertendo os tanques de lastro do navio para armazenar metanol. O resultado infeliz disto é que os navios que efectuam viagens longas e de alto mar, tais como petroleiros (VLCC / ULCC) ou navios a granel secos, não serão capazes de se converterem em metanol para o previsível, uma vez que não haverá opções de abastecimento ou portos prontamente disponíveis.

O desafio seguinte é o método de produção de metanol, que por agora é um poluidor líquido do mundo. A produção que, na altura, é feita por matéria-prima fóssil contribui para as emissões de GEE ainda mais do que a queima directa de combustíveis fósseis. A obtenção de economias de escala na sua produção de forma neutra em termos de carbono é imperativa.

O metanol produz formaldeído após combustão incompleta, que é um poluente conhecido e cancerígeno, mas este problema não ocorre em motores diesel de alta temperatura (superior a 1500 graus).

Não é que o metanol seja o combustível ideal do futuro, sem inconvenientes ou riscos associados. O metanol tem desafios inerentes associados à sua utilização, tais como o facto de ser venenoso. Uma dose tão baixa como 10ml pode causar danos suficientes ao nervo óptico para causar cegueira e uma dose de cerca de 30ml pode causar a morte. A absorção de metanol na pele, inalação de vapores, contacto visual, ou ingestão podem causar envenenamento por metanol. A chama do metanol pode não ser visível à luz do dia, uma vez que que queima a uma temperatura mais fria do que a dos combustíveis fósseis. Por isso, é necessário equipamento apropriado, como equipamento de protecção e retardador de chamas, juntamente com equipamento de respiração, uma vez que apenas uma dose perigosa de metanol é detectável pelo cheiro.

O lado negativo seguinte do Metanol é a sua natureza corrosiva. O metanol corrói certos metais como o aço carbono e o alumínio, pelo que a concepção de tanques, mangueiras, armazenamento, componentes de motores e linha de abastecimento tem de ser concebida tendo isto em mente. Por exemplo, as mangueiras e os tanques de armazenamento são de parede dupla para evitar fugas. O código internacional de segurança para navios que utilizam combustíveis gasosos ou outros combustíveis de baixo ponto de inflamação é conhecido como o código IGF. Este fornece o quadro regulamentar para a implementação de combustíveis alternativos em navios. Este código entrou em vigor em 1 de Janeiro de 2017. Ao impor medidas obrigatórias para a instalação, operação e monitorização de máquinas e sistemas, este código visa minimizar os riscos para o ambiente e a tripulação.

Em termos de investimento, os navios movidos a metanol são comparativamente mais caros do que os navios tradicionais movidos a combustíveis fósseis. AMaersk encomendou 8 navios bicombustíveis ao estaleiro naval Hyundai da Coreia do Sul. Estes navios têm um preço de 175 milhões de dólares cada, o que representa 10-15% mais do que os tradicionais navios de combustível de bunker. O elevado investimento inicial torna-se frequentemente o maior desafio para qualquer nova tecnologia na procura de adaptabilidade em toda a indústria.

Olhando para o futuro

O metanol apresenta um grande potencial como combustível do futuro, pois tem características favoráveis de redução das emissões de GEE, tem baixas emissões e é fácil de manusear mas, ao mesmo tempo, o combustível é também altamente corrosivo na natureza e requer um enorme investimento na transformação dos sistemas de propulsão dos navios. Embora o metanol seja um combustível de queima mais limpa que os combustíveis convencionais como o gasóleo marítimo, actualmente o metanol está a ser produzido predominantemente de forma intensiva em carbono. Uma vez que a mudança para combustíveis mais ecológicos não é negociável, e é lamentável que nenhuma das opções sobre a mesa esteja suficientemente madura para assumir o manto de ser o novo combustível. A escolha neste momento está mais inclinada para as limitações que podemos tolerar do que para os méritos que um combustível tem. No entanto, o metanol, como apenas alguns dos seus males, mostra a promessa de que um dia as suas vantagens ultrapassarão as suas limitações.