O gás natural é um gás formado maioritariamente por metano, constituindo uma das mais importantes fontes de energia fóssil a nível mundial, uma matéria-prima para o fabrico de fertilizantes e de outros produtos, e um potente gás com efeito de estufa (GEE). Pode ser encontrado em associação com outros combustíveis fósseis (como depósitos de carvão) e sob a forma de claratos de metano, para além de poder ser criado por mecanismos de tipo metanogénico e pântanos ou aterros/lixeiras.
Constituintes
Antes do gás natural poder ser usado como combustível precisa de passar por um extenso processamento que remove quase todos os seus constituintes que não o metano. Entre os diversos subprodutos destes processamento encontram-se o etano, o propano, os butanos, os pentanos, outros hidrocarbonetos com peso molecular mais elevado, o enxofre de tipo elementar, o dióxido de carbono, o vapor de água, ou mesmo o hélio e o azoto.
Fontes
No século XIX o gás natural era sobretudo gerado como subproduto do processamento de petróleo, já que as cadeias de carbono dos gases leves saem da sua solução à medida que esta sofre uma redução de pressão na passagem do reservatório para a superfície. Este gás natural indesejado podia causar problemas logísticos em poços de petróleo, para além de requerer um mercado próximo com uma ligação por gasoduto para poder ser aproveitado. Uma das formas de resolver este problema era queimá-lo no próprio local, desperdiçando assim a sua energia.
Actualmente uma das formas de lidar com o gás natural sem mercado próximo é bombeá-lo de regresso para o reservatório de origem, o que permite simultaneamente eliminá-lo e efectuar a repressurização do depósito. Outra solução é a exportação do gás natural sob a forma de líquido: Os processos GTL (gas-to-liquid) são tecnologias usadas correntemente que convertem gás natural em gasolina, diesel ou combustível de avião sintéticos por meio da síntese Fischer-Tropsch (desenvolvida inicialmente na Alemanha durante a II Guerra Mundial). Estes combustíveis podem ser transportados por oleodutos ou por tanques até aos consumidores finais. Os seus defensores afirmam que os combustíveis GTL queimam de forma mais limpa que os derivados equivalentes do petróleo.
O gás natural com origem fóssil pode ser de tipo “associado” (aquele que é gerado em poços de petróleo) ou de tipo “não-associado” (sendo produzido isoladamente em campos de gás natural), e pode estar igualmente armazenado em leitos de carvão. É produzido de forma comercial em explorações petrolíferas e em campos de gás natural.
As maiores reservas comprovadas de gás natural a nível mundial encontram-se na Rússia, que possui um volume estimado de 4,757 x 10 elevado a 13 m3 deste combustível. A Rússia também é o maior produtor de gás natural do mundo através da companhia estatal Gazprom.
O maior campo de gás natural do mundo é por outro lado a exploração offshore de North Field no Qatar, com cerca de 25 biliões de m3 deste gás.
O facto do gás natural não ser um produto puro faz com que, à medida que a pressão dos reservatórios caem quando o gás não-associado é extraído de um campo sob condições de temperatura e de pressão supercríticas, os componentes de peso molecular mais elevado se condensem parcialmente devido à despressurização isotérmica. Este efeito é conhecido por condensação invertida. Os líquidos formados desta maneira podem ser retidos pelos poros do reservatório de gás. Uma das formas de lidar com este problema é reinjectar gás livre de condensados no reservatório para manter a sua temperatura subterrânea e permitir a reevaporação e extracção de condensados.
Existem igualmente quantidades enormes de gás natural mantido sob a forma de hidratos debaixo dos sedimentos das plataformas continentais offshore e do solo de regiões árticas sujeitas ao fenómeno de permafrost, como a Sibéria. Os hidratos requerem a combinação de elevadas pressões e de baixas temperaturas para se formarem. Não existem no entanto ainda qualquer tecnologia capaz de produzir economicamente gás natural a partir destes hidratos.
Utilizações
O gás natural é uma das principais fontes de geração de energia eléctrica a nível mundial, sendo esta conversão feita na sua maior parte por turbinas a gás e por turbinas a vapor. A maioria das centrais termoeléctricas de pico e alguns motores-geradores offgrid usam gás natural. Podem ser alcançadas eficiências de conversão particularmente altas através da combinação de turbinas a gás com turbinas a vapor em sistemas de ciclo combinado. Este combustível queima de forma mais limpa e com menores emissões de dióxido de carbono por unidade de energia libertada que o petróleo ou que o carvão: Produz 30% menos CO2 que o primeiro e 45% menos CO2 que o segundo para uma mesma quantidade de energia. A produção de ciclo combinado é assim a mais limpa forma de geração de electricidade acessível a combustíveis fósseis. As tecnologias de células de combustível poderão abrir opções ainda mais limpas, mas actualmente ainda não são economicamente competitivas.
O gás natural também é usado domesticamente na preparação de alimentos (como gás de cozinha), no aquecimento de águas sanitárias, e em sistemas de climatização. Os sistemas de aquecimento doméstico a gás natural podem incluir caldeiras, fornalhas, e aquecedores a água.
O gás natural comprimido é também uma alternativa mais limpa que outros combustíveis fósseis, como a gasolina e o diesel. Em 2008 existiam 9,6 milhões de veículos movidos a gás natural em todo o mundo. A eficiência dos motores destes veículos é semelhante à de motores a gasolina mas inferior à dos modernos motores a diesel.
O gás natural é a principal matéria-prima na produção de amoníaco por meio do processo Haber, e que é usado intensivamente na indústria de fertilizantes. Pode ser usado de igual forma na produção de hidrogénio através de um processo de reforma a vapor.
Armazenamento e transporte
O maior desafio à utilização de gás natural é o seu transporte e armazenamento, o que se deve principalmente à baixa densidade do mesmo. Os gasodutos de gás natural são meios de transporte económicos, embora não possam ser instalados de forma viável no fundo de oceanos. Muitos dos gasodutos existes na América do Norte encontram-se já perto da sua capacidade máxima, enquanto que na Europa estão a ser construídos novas infraestruturas de ligação à Rússia, ao Próximo Oriente e ao Norte de África. O transporte transoceânico de gás natural é em regra feito através de navios-contentores próprios (LNG carriers) que o transportam sob a forma líquida a grandes distâncias. A liquefacção do gás é efectuada por sua vez em unidades especializadas instaladas nos principais terminais marítimos de partida e de chegada de navios-contentores.
O gás natural é habitualmente armazenado no subsolo em reservatórios exauridos de gás ou em minas de sal-gema. Também pode ser guardado em reservatórios de forma esférica construídos especificamente para este efeito. O gás é injectado durante períodos de baixa procura, e é extraído em períodos de maior procura.
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