Combustíveis navais na era do baixo teor de enxofre

Velejando para longe das emissões de enxofre

É comum descrever os novos regulamentos da IMO como inaugurando a era de baixo teor de enxofre, mas, na verdade, pós-2020 será a era de menor enxofre da indústria.

O enxofre é um elemento que ocorre naturalmente, presente em todos os combustíveis fósseis. É essencial para a vida, mas sua presença na atmosfera como óxidos de enxofre (SOx) pode, em altas concentrações, causar sérios problemas de saúde e ambientais.

Até agora, a indústria naval tem sido um dos maiores emissores de SOx - em 2007, por exemplo, navios emitiram 15 milhões de toneladas de SOx, aproximadamente 5-8% das emissões globais. Mas isso está para mudar rapidamente.

A OMI começou a regulamentar o impacto ambiental dos navios com a MARPOL 73/78 (a Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição por Navios, 1973 modificada pelo Protocolo de 1978 ).

Então, em 2005, o Anexo VI da convenção entrou em vigor, limitando pela primeira vez os níveis de óxido de enxofre (SOx) e óxido de nitrogênio (NOx) nas emissões dos navios. Em termos de SOx, o primeiro limite global estabelecido foi de 4,50% massa/massa (m/m) de enxofre no óleo combustível. Além disso, o Anexo VI também estabeleceu Áreas de Controle de Emissões (ECA), um pequeno número de zonas limitadas em torno de vários grandes centros populacionais, onde o limite de enxofre foi definido muito mais baixo.

Em 2012, o limite global caiu para 3,50% m/m. Então, em 2015, o limite da zona ECA foi reduzido para 0,10%. Em 2020, o limite do ECA permanece, mas o limite global cai para 0,50%.

Apesar de algumas preocupações de que tanto as indústrias marítimas quanto as de refino precisam de mais tempo para se preparar para a mudança, a OMI confirmou recentemente que o limite de 0,50% não será atrasado e que todos os navios terão de cumprir até 1º de janeiro de 2020 ou enfrentarão penas severas, inclusive sendo declarados insalubres.

Os combustíveis da era de baixo teor de enxofre

Embora as mudanças da última década já tenham afetado a variedade de combustíveis disponíveis em todo o mundo, a maioria da frota ainda opera com óleo combustível pesado.

Mas, as novas regras, que reduziram o teor de enxofre atual em 85%, desencadearão mudanças mais significativas do que as que a indústria já viu. Os operadores sem uma compreensão atualizada dos parâmetros de combustível e requisitos de manuseio associados correm o risco de grandes custos e problemas.

Em um recente Encontro de Negócios da Lista do Lloyd's, os membros do painel observaram que, embora não haja uma abordagem coordenada dos refinadores, fica claro que a indústria está caminhando para um futuro com múltiplos combustíveis.

Indo mais fundo, podemos esperar que depois de 2020, os combustíveis sejam classificados em cinco categorias principais:

• Óleo combustível com teor de enxofre ultra baixo (ULSFO), máx. 0,10%
• Óleo combustível com teor de enxofre muito baixo (VLSFO), máx. 0,50%
• Óleo combustível pesado, máx 3,50%
• GNL (gás natural líquido)
• Outros

ULSFO 0,10% S

Uma gama de novos combustíveis que entraram no mercado para cumprir os requisitos de 0,10% do ECA continuará a ser usada. Esses tipos de combustíveis são destilados principalmente puros. No entanto, eles também podem ser híbridos - gasóleo misturado com óleo residual. Em geral, esses combustíveis funcionam bem com as configurações padrão do motor, embora possam exigir mudanças operacionais. Por exemplo, os destilados têm níveis de viscosidade relativamente baixos, que precisam de um gerenciamento cuidadoso. Além disso, alguns dos novos híbridos usam produtos não tradicionalmente usados em aplicações marítimas, introduzindo incerteza sobre estabilidade, compatibilidade e contaminação. Devido a demanda potencialmente alta por esses combustíveis, o setor marítimo pode se encontrar em concorrência com outras indústrias, e esses combustíveis serão uma opção cara.

VLSFO 0,50% S

As refinarias sempre terão a necessidade de usar proativamente seus resíduos. É possível misturar produtos residuais adequados com destilados com baixo teor de enxofre para criar combustíveis compatíveis e de boa qualidade. Essas misturas podem conter até 40% de resíduos, mas ainda assim permanecer abaixo da tampa de 0,50% de enxofre. No entanto, eles apresentam um alto risco de instabilidade e podem ser potencialmente hipersensíveis à mistura com outros combustíveis a bordo.

Óleo combustível pesado (HFO) com purificadores

Embora os regulamentos da IMO sejam expressos em termos de níveis de enxofre no combustível, os navios são considerados conformes se tiverem uma tecnologia de redução adequada para "limpar" o enxofre de seus gases de exaustão. As lavadoras já em operação provaram ser capazes de lidar com altos níveis de enxofre no combustível. Eles permitem que os operadores continuem usando os combustíveis residuais baratos e abundantes que já conhecem bem. Embora não seja adequado para todos os navios, esta será uma opção atraente para muitos.

GNL

O teor de enxofre do GNL está bem abaixo do limite regulamentar, e suas propriedades de queima limpa fazem dele uma escolha atraente. Na prática, porém, o custo de reequipamento, fabricação, transporte e armazenamento (em terra e a bordo) é uma opção viável para a maioria dos operadores. O GNL é na maior parte metano - um poderoso gás de efeito estufa - então o vazamento é uma preocupação ambiental significativa. E a queima de GNL ainda libera mais dióxido de carbono do que muitas pessoas imaginam. Atualmente, existem apenas cerca de 200 navios de GNL em operação ou em ordem. Esse número crescerá constantemente em novas construções, e a ExxonMobil estima que 12% do combustível usado em 2040 será gás. Por outras palavras, o GNL pode tornar-se o principal combustível do futuro, mas esse futuro permanece a décadas de distância.

Outros

Uma variedade de outros tipos de combustíveis também começou a entrar no mix. Entre eles estão os biocombustíveis - também conhecidos como FAME (éter metilado de ácidos graxos) - combustíveis extraídos de resíduos plásticos, metanol e outros novos tipos que ainda não estão no mercado. Alguns desses combustíveis exibem propriedades que são problemáticas para o uso marítimo, como um alto risco de crescimento microbiano. No entanto, o biodiesel é livre de enxofre e tem uma lubrificação relativamente alta. Esses tipos de combustíveis continuam caros demais para serem uma opção atraente por conta própria, mas podem ser úteis para a mistura com outros combustíveis para reduzir o teor de enxofre.

O desafio para o envio

Na transição para a era de 0,50%, não há transição suave - como observado acima, o cumprimento rigoroso será exigido desde o primeiro dia. Nesse sentido, o maior desafio inicial não será tanto no mar, mas na cadeia de suprimentos, onde barcaças de bunker precisarão ser limpas e prontas, e tanques cheios de combustível compatível.

No entanto, para os armadores, não se espera que a disponibilidade de combustíveis com baixo teor de enxofre seja o maior problema. Sua dor de cabeça real será antecipar os diferentes tipos de combustíveis disponíveis e entender como usá-los, individualmente e em combinação com outros combustíveis. Como o especialista em combustíveis da Lloyd's Register Tim Wilson explica:

O armador precisa perceber o risco se não se preparar de maneira que sua gestão de combustível seja claramente definida para levar em consideração a tremenda diversidade e variedade de formulações de combustíveis que os enfrentará de um bunker para o próximo. Eles poderiam correr enormes riscos operacionais a bordo do navio.

Instabilidade

Um combustível é considerado estável se tende a reter suas propriedades de material ao longo do tempo. Combustíveis instáveis passam por mudanças químicas no curto prazo que podem causar problemas operacionais graves.

Em destilados instáveis, os hidrocarbonetos insaturados tornam-se oxidados, produzindo resinas, gomas e vernizes.

Em combustíveis residuais instáveis, asfaltenos e outras moléculas de hidrocarbonetos aromáticos e polares tendem a se aglomerar, formando densas lamas em tanques de armazenamento. Essas lamas são pegajosas e altamente viscosas.

Um navio que utiliza combustíveis instáveis pode sofrer filtros, separadores e tubulações entupidos. Se as bombas de combustível ficarem sobrecarregadas, pode haver problemas com a ignição e a combustão, além do risco de danos permanentes nos pistões, anéis do pistão e camisas do cilindro. Casos extremos podem até parar os motores principais e auxiliares, representando um grave perigo para o navio e sua tripulação.

Incompatibilidade

Embora dois ou mais combustíveis possam ser estáveis por si só, misturá-los pode produzir uma mistura instável. Isso é chamado de incompatibilidade.

Por exemplo, misturar HFO e VLSFO provavelmente criará um óleo instável. Da mesma forma, os ULSFOs podem ter problemas de compatibilidade com HFO, VLSFO e até mesmo com outros ULSFOs. Como 2020 traz uma variedade maior do que nunca no mercado, podemos esperar que a incompatibilidade se torne um problema mais amplo e complexo para a indústria.

A importância de testar combustíveis e limpar tanques

Os problemas de estabilidade e compatibilidade que temos experimentado desde a criação das zonas ECA podem se tornar mais difundidos a partir de 2020, pois os fornecedores criam misturas para esgotar os estoques existentes no bunker, ou quando os navios aceitam novos combustíveis em tanques com combustíveis remanescentes.

O teste de estabilidade de novos combustíveis é absolutamente essencial. Para este fim, a ISO WG6 (ISO 8217) e a CIMAC WG7 estão atualmente trabalhando em métodos para entender melhor os problemas de estabilidade e compatibilidade. A cooperação entre as refinarias e os laboratórios de teste também pode ajudar a garantir que os novos produtos sejam bem compreendidos.

Além disso, os operadores devem assegurar que os diferentes combustíveis sejam segregados a bordo e que seus tanques e linhas de tratamento de combustível sejam projetados para funcionar de forma independente, a fim de reduzir os riscos de entupimento. Se a mistura de combustível for inevitável, os testes de compatibilidade devem primeiro ser realizados. Testes simples a bordo são possíveis, mas testes de laboratório detalhados podem fornecer maiores níveis de segurança.

Por uma questão de melhor prática, os tanques devem ser limpos regularmente para diminuir as chances de formação de lama no mar. Da mesma forma, as equipes precisam estar particularmente atentas a sinais de incompatibilidade ao trocar de um combustível para outro.

Outras considerações

A nova mistura de combustíveis marítimos aumentará a complexidade em outros aspectos do manuseio e condicionamento de combustível. Resumidamente, alguns dos outros desafios incluirão:

• Temperatura - Diferentes combustíveis terão diferentes viscosidades e pontos de fulgor. Portanto, as temperaturas de operação devem ser cuidadosamente gerenciadas para garantir um fluxo consistente de combustível sem causar choque térmico em bombas e outros equipamentos e para evitar o risco de incêndio.
• Lubricity - As equipes precisam estar cientes da quantidade de lubrificação fornecida por cada combustível e fazer os ajustes necessários para proteger seus motores.
• Cat fines - A remoção do enxofre do combustível requer catalisadores, que deixam partículas pequenas e duras que podem danificar os motores e outros equipamentos se não forem efetivamente separados do combustível. Além disso, os combustíveis com baixo teor de enxofre podem ter níveis mais altos de felinos.
• Contaminação da água - Alguns tipos de combustíveis atraem mais água do que outros, o que pode reduzir a economia de combustível e corroer os motores e outros componentes, se não forem efetivamente removidos.
• Contaminação microbiana - Os biocombustíveis, em particular, podem ser propensos a proliferação microbiana, o que pode causar bloqueios e corrosão.

Permanecendo à frente da curva do conhecimento

Como a indústria naval mudará tanto e tão rapidamente - e porque muitos aspectos da situação do combustível pós-2020 permanecem incertos - é vital permanecer engajado, especialmente à medida que avançamos para a nova era.

O conhecimento e a conscientização serão as chaves para o sucesso, por isso cabe a todas as partes interessadas responsáveis compartilhar conhecimento, buscar opiniões de especialistas e fazer parte da conversa. O site da Linha de Combustíveis da Alfa Laval e outros sites emergentes procuram informar e focar o diálogo. Trabalhar em conjunto como uma indústria - de proprietários e operadores de navios, estaleiros, seguradoras, refinarias, fabricantes de motores e equipamentos, e fornecedores - oferece a melhor chance de navegar com segurança pelas águas desconhecidas pela frente.