Quando a Organização Marítima Internacional promulgou um limite obrigatório para o teor de enxofre dos combustíveis marítimos em 2020, visando reduzir impactos ambientais e à saúde prejudiciais, deixou as empresas de transporte marítimo com três opções principais.

Eles poderiam queimar combustíveis fósseis com baixo teor de enxofre, como óleo diesel marítimo, ou instalar sistemas de limpeza para remover o enxofre dos gases de escape produzidos pela queima de óleo combustível pesado. Biocombustíveis com menor teor de enxofre oferecem outra alternativa, embora sua disponibilidade limitada os torne uma opção menos viável.

Embora a instalação de sistemas de limpeza de gases de escape, conhecidos como depuradores, seja a opção mais viável e econômica, há muita incerteza entre empresas, formuladores de políticas e cientistas sobre o quão "verdes" esses depuradores são.

Por meio de uma nova avaliação do ciclo de vida, pesquisadores do MIT, Georgia Tech e outros locais descobriram que a queima de óleo combustível pesado com depuradores em mar aberto pode igualar ou superar o uso de combustíveis com baixo teor de enxofre, quando uma ampla variedade de fatores ambientais é considerada.

Os cientistas combinaram dados sobre a produção e operação de depuradores e combustíveis com medições de emissões feitas a bordo de um navio de carga oceânico.

Eles descobriram que, quando toda a cadeia de suprimentos é considerada, queimar óleo combustível pesado com depuradores era a opção menos prejudicial em termos de quase todos os 10 fatores de impacto ambiental que estudaram, como emissões de gases de efeito estufa, acidificação terrestre e formação de ozônio.

“Em nossa colaboração com a Oldendorff Carriers para explorar amplamente a redução do impacto ambiental do transporte, este estudo de depuradores revelou-se uma questão de transição inesperadamente profunda e importante”, afirma Neil Gershenfeld, professor do MIT, diretor do Centro de Bits e Átomos (CBA) e autor sênior do estudo.

"Alegações sobre riscos ambientais e políticas para mitigá-los devem ser respaldadas pela ciência. É preciso analisar os dados, ser objetivo e elaborar estudos que levem em conta o panorama geral para poder comparar diferentes opções de uma perspectiva equivalente", acrescenta a autora principal Patricia Stathatou, professora assistente na Georgia Tech, que iniciou este estudo como pós-doutoranda no CBA.

Stathatou conta com a colaboração de Michael Triantafyllou, professor Henry L. e Grace Doherty de Ciência e Engenharia Oceânica no Departamento de Engenharia Mecânica, e outros pesquisadores da Universidade Técnica Nacional de Atenas, na Grécia, dos Laboratórios Naias e da empresa de transporte marítimo Oldendorff Carriers. A pesquisa foi publicada hoje na Environmental Science and Technology.

O óleo combustível pesado, tradicionalmente queimado por graneleiros que representam cerca de 30% da frota marítima global, geralmente tem um teor de enxofre em torno de 2 a 3%. Esse valor é muito superior ao  limite estabelecido pela Organização Marítima Internacional (OMI) para 2020, de 0,5% na maioria das áreas do oceano e de 0,1% em áreas próximas a centros populacionais ou regiões ambientalmente sensíveis.

As emissões de óxido de enxofre contribuem para a poluição do ar e a chuva ácida, além de poderem danificar o sistema respiratório humano.

Em 2018, menos de 1.000 embarcações utilizavam depuradores. Após a implementação do teto, os preços mais altos dos combustíveis fósseis com baixo teor de enxofre e a disponibilidade limitada de combustíveis alternativos levaram muitas empresas a instalar depuradores para continuar queimando óleo combustível pesado.

Hoje,  mais de 5.800 embarcações utilizam depuradores, a maioria dos quais são depuradores úmidos de circuito aberto.

“Os depuradores são uma tecnologia muito madura. Eles são tradicionalmente usados há décadas em aplicações terrestres, como usinas de energia, para remover poluentes”, diz Stathatou.

Um depurador marinho úmido de circuito aberto é um enorme tanque vertical de metal instalado na chaminé de exaustão de um navio, acima dos motores. No interior, a água do mar retirada do oceano é pulverizada por uma série de bicos para baixo, lavando os gases de exaustão quentes à medida que saem dos motores.

A água do mar interage com o dióxido de enxofre presente nos gases de escape, convertendo-o em sulfatos — compostos solúveis em água e ambientalmente inofensivos que ocorrem naturalmente na água do mar. A água da lavagem é liberada de volta para o oceano, enquanto os gases de escape limpos escapam para a atmosfera com pouca ou nenhuma emissão de dióxido de enxofre.

Mas a água de lavagem ácida pode conter outros subprodutos da combustão, como metais pesados, então os cientistas se perguntaram se os depuradores seriam comparáveis, de um ponto de vista ambiental holístico, à queima de combustíveis com baixo teor de enxofre.

Vários estudos exploraram a toxicidade da água de lavagem e a poluição do sistema de combustível, mas nenhum apresentou um quadro completo.

Os pesquisadores se propuseram a preencher essa lacuna científica.

A equipe realizou uma avaliação do ciclo de vida utilizando um banco de dados ambiental global sobre a produção e o transporte de combustíveis fósseis, como óleo combustível pesado, gasóleo marítimo e óleo combustível com teor de enxofre muito baixo. Considerar todo o ciclo de vida de cada combustível é fundamental, visto que a produção de combustível com baixo teor de enxofre exige etapas extras de processamento na refinaria, causando emissões adicionais de gases de efeito estufa e material particulado.

“Se observarmos apenas tudo o que acontece antes do combustível ser abastecido a bordo do navio, o óleo combustível pesado tem um impacto ambiental significativamente menor do que os combustíveis com baixo teor de enxofre”, diz ela.

Os pesquisadores também colaboraram com um fabricante de depuradores para obter informações detalhadas sobre todos os materiais, processos de produção e etapas de transporte envolvidas na fabricação e instalação de depuradores marinhos.

“Se considerarmos que o depurador tem uma vida útil de cerca de 20 anos, os impactos ambientais da produção do depurador ao longo de sua vida útil são insignificantes em comparação à produção de óleo combustível pesado”, acrescenta ela.

Para a peça final, Stathatou passou uma semana a bordo de um graneleiro na China para medir emissões e coletar amostras de água do mar e de lavagem. O navio queimou óleo combustível pesado com um depurador e combustíveis com baixo teor de enxofre em condições oceânicas e configurações de motor semelhantes.

Coletar esses dados de bordo foi a parte mais desafiadora do estudo.

“Todos os equipamentos de segurança, combinados com o calor e o barulho dos motores de um navio em movimento, eram muito avassaladores”, diz ela.

Os resultados mostraram que os depuradores reduzem as emissões de dióxido de enxofre em 97%, colocando o óleo combustível pesado no mesmo nível dos combustíveis com baixo teor de enxofre, de acordo com essa medida. Os pesquisadores observaram tendências semelhantes para as emissões de outros poluentes, como monóxido de carbono e óxido nitroso.

Além disso, eles testaram amostras de água de lavagem para mais de 60 parâmetros químicos, incluindo nitrogênio, fósforo, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e 23 metais.

As concentrações de produtos químicos regulamentados pela OMI estavam muito abaixo dos requisitos da organização. Para produtos químicos não regulamentados, os pesquisadores compararam as concentrações aos limites mais rigorosos para efluentes industriais da Agência de Proteção Ambiental dos EUA e da União Europeia.

A maioria das concentrações químicas estava pelo menos uma ordem de magnitude abaixo desses requisitos.

Além disso, como a água da lavagem é diluída milhares de vezes ao ser dispersada por uma embarcação em movimento, as concentrações desses produtos químicos seriam ainda menores em mar aberto.

Essas descobertas sugerem que o uso de depuradores com óleo combustível pesado pode ser considerado igual ou mais ecológico do que combustíveis com baixo teor de enxofre em muitas das categorias de impacto estudadas pelos pesquisadores.

"Este estudo demonstra a complexidade científica do fluxo de resíduos dos depuradores. Tendo finalmente conduzido um estudo plurianual, abrangente e revisado por pares, medos e suposições comuns foram agora dissipados", afirma Scott Bergeron, diretor administrativo da Oldendorff Carriers e coautor do estudo.

“Este estudo pioneiro, do tipo bem-estar ao despertar, fornece informações muito valiosas para a discussão em andamento na OMI”, acrescenta Thomas Klenum, vice-presidente executivo de inovação e assuntos regulatórios do Registro Liberiano, enfatizando a necessidade “de que as decisões regulatórias sejam tomadas com base em estudos científicos que forneçam dados e conclusões factuais”.

Em última análise, este estudo mostra a importância de incorporar avaliações de ciclo de vida em futuras políticas de redução de impacto ambiental, diz Stathatou.

“Há muita discussão sobre a mudança para combustíveis alternativos no futuro, mas quão sustentáveis são esses combustíveis? Precisamos fazer a devida diligência para compará-los igualmente com as soluções existentes para avaliar os custos e benefícios”, acrescenta.

Este estudo foi apoiado, em parte, pela Oldendorff Carriers.