Qual é o papel do hidrogénio na produção de combustíveis limpos?

A regulamentação europeia impõe a otimização das frações petrolíferas

O que é a hidrodessulfuração?

A hidrodessulfuração (HDS) representa o principal processo no qual o hidrogénio reage com compostos organossulfurados na presença de catalisadores (CoMo ou NiMo). Esta reação química dissocia as ligações entre o carbono e o enxofre para formar sulfureto de hidrogénio (H₂S). O H₂S integra o fluxo das tecnologias Claus para dissociar a molécula, com o objetivo de obter enxofre elementar. Esta tecnologia desempenha um papel essencial na produção de combustíveis dessulfurados com menos de 10 ppm de enxofre. Isto impede a formação de dióxido de enxofre durante a combustão automóvel, protegendo assim os catalisadores modernos.

Como atua o hidrogénio sobre impurezas como o oxigénio e o azoto?

Além do enxofre, o hidrogénio é amplamente utilizado para eliminar o azoto e o oxigénio presentes nas cargas, de modo a não contaminar os catalisadores de craqueamento, o que diminui as emissões de óxidos de azoto (NOₓ). O hidrogénio tem uma ação adicional importante na melhoria da estabilidade de armazenamento dos combustíveis, evitando a formação de gomas ou de depósitos oxidativos nos motores.

Mecanismos para eliminar impurezas como o enxofre e o azoto

De que forma o hidrogénio elimina os compostos sulfurados?

O hidrogénio introduzido sob condições térmicas específicas inicia uma reação catalítica que quebra as ligações carbono-enxofre das moléculas para obter sulfureto de hidrogénio (H₂S) gasoso que, em seguida, integra um circuito para obter enxofre elementar. Trata-se de uma tecnologia essencial para produzir combustíveis com teor ultrabaixo de enxofre, o que apresenta a vantagem de emitir menos SOₓ durante a combustão nos motores.

De que forma o hidrogénio elimina os compostos azotados?

Para eliminar o azoto dos hidrocarbonetos e produzir combustíveis de qualidade, utiliza-se hidrogénio a alta pressão em conjunto com um catalisador (Níquel-Molibdénio) que quebra as ligações carbono-azoto. O hidrogénio fornecido liga-se depois ao azoto para formar amoníaco gasoso (NH₃), facilmente removido por lavagem. Esta tecnologia eficiente apresenta várias vantagens, como a obtenção de um combustível limpo, mas sobretudo evitar que o azoto contamine os catalisadores de platina durante a reformação, o que é fundamental para obter um índice de octano otimizado.

As vantagens do hidrocraqueamento

Qual é o papel do hidrogénio no hidrocraqueamento?

O hidrocraqueamento combina o craqueamento térmico de moléculas pesadas com a ação do hidrogénio; sob alta pressão, a introdução de hidrogénio quebra as moléculas complexas em frações mais leves (querosena, por exemplo). Ao contrário do craqueamento catalítico fluido (FCC), o hidrocraqueamento utiliza uma elevada pressão de hidrogénio, o que impede a formação de coque, apresentando como vantagem a obtenção de uma maior quantidades de produtos destilados de alta qualidade. Esta tecnologia converte os resíduos de destilação em combustíveis limpos, em conformidade com as exigências regulamentares.

Quais são os parâmetros que otimizam o hidrocraqueamento?

Para otimizar o hidrocraqueamento, existem quatro elementos essenciais relacionados com a introdução de hidrogénio:

• A elevada pressão parcial do hidrogénio fornecido ao processo (100 a 200 bar) é essencial para enriquecer as moléculas craqueadas e impedir a formação de coque que contaminaria o catalisador.
• A relação hidrogénio-hidrocarbonetos, que requer um grande excesso de gás para garantir esta pressão, bem como para dissipar o elevado calor gerado pelas reações.
• A pureza rigorosa superior a 90 % para garantir a estabilidade eficaz da pressão de operação, bem como a qualidade do catalisador.
• A quantidade de hidrogénio reciclado em contínuo, uma vez que a utilização do excesso de hidrogénio garante a estabilidade dos mecanismos de hidrocraqueamento.

O papel do hidrogénio na petroquímica no âmbito da transição energética

Qual é o futuro do hidrogénio na petroquímica?

O hidrogénio representa o pilar estratégico da produção de combustíveis de síntese sustentáveis, tais como o e-querosene ou o e-diesel, por exemplo. O processo consiste em combinar hidrogénio de baixo carbono (produzido a partir de fontes de energia renováveis) com o carbono proveniente das tecnologias de captura de CO₂ nos gases de combustão industriais, para que o setor da petroquímica se desvincule dos compostos fósseis.

Porque é que o hidrogénio tem um papel estratégico na descarbonização da indústria petrolífera?

A combinação de óleos vegetais ou gorduras com frações petrolíferas requer quantidades significativas de hidrogénio para desencadear reações que desoxigenam os produtos envolvidos. O hidrogénio apresenta a vantagem de converter estes triglicéridos em hidrocarbonetos idênticos aos produtos fósseis, mas de fonte renovável. O desenvolvimento desta tecnologia permite à indústria produzir biocombustíveis em grande escala. Desta forma, o hidrogénio atua como um mediador químico para integrar carbono renovável nas instalações existentes, de modo a contribuir para a economia circular.