Ácido fórmico e metanol : duas alternativas para combinar H2 e CO2 em plataformas de petróleo

Abstract

A crescente preocupação com as mudanças climáticas e a necessidade de mitigar as emissões de gases de efeito estufa colocam a transição energética no centro das atenções globais. No Brasil, o gás natural apresenta-se como um combustível estratégico nesse contexto, embora enfrente desafios logísticos que resultam na reinjeção de grandes volumes nos poços, sem aproveitamento econômico. Para contornar essa limitação, o ácido fórmico e o metanol despontam como alternativas promissoras, atuando como líquidos orgânicos transportadores de hidrogênio (LOHCs) ou sendo comercializados diretamente, devido ao alto valor agregado e à relevância no mercado nacional. Ambos podem ser sintetizados a partir do gás natural e do dióxido de carbono, contribuindo para combater o aumento dconcentração de CO2 nos poços. Este estudo avalia, sob as perspectivas econômica e ambiental, a produção de ácido fórmico e metanol em ambiente offshore. Utilizando modelagem no UniSim Design R470 com suporte da linguagem Python, foram simuladas duas rotas tecnológicas: a produção de ácido fórmico via redução eletroquímica de CO2, tecnologia emergente com menor maturidade, e a síntese de metanol por rota termocatalítica a partir do gás de síntese, método consolidado na indústria. Os resultados demonstram que o metanol apresenta maior viabilidade econômica, além de oferecer flexibilidade para processar diferentes vazões de CO2 sem comprometer o retorno financeiro, registrando valores presentes líquidos (VPLs) entre +US$ 5,08 milhões e +US$ 19,62 milhões em todos os cenários avaliados, embora associado a emissões de gases de efeito estufa aproximadamente 14% superiores às do ácido fórmico. Este último, por sua vez, apresentou VPLs variando de –US$ 14,51 milhões a +US$ 14,19 milhões, sendo altamente sensível ao custo da eletricidade. Entretanto, se destaca por sua menor pegada de carbono, maior valor de mercado e potencial para emissões quase nulas, especialmente quando associado à geração de eletricidade renovável, atingindo reduções de no mínimo 66% nas emissões. Ambos os produtos representam caminhos promissores para viabilizar a monetização do gás natural e ampliar a logística do hidrogênio, alinhando-se as metas climáticas globais. Enquanto o metanol se configura como uma solução de curto a médio prazo, o ácido fórmico surge como uma potencial alternativa sustentável para o longo prazo.

The increasing concern over climate change and the urgent need to reduce greenhouse gas emissions have placed the energy transition at the forefront of global agendas. In Brazil, natural gas is considered a strategic fuel within this context; however, it faces significant logistical barriers that often lead to the reinjection of large volumes into reservoirs without any economic return. To overcome these limitations, formic acid and methanol emerge as promising alternatives, either as liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) or as high-value commercial products relevant to the national market. Both compounds can be synthesized from natural gas and carbon dioxide, contributing to the reduction of CO2 accumulation in reservoirs. This study presents a techno-economic and environmental analysis of formic acid and methanol production in offshore environments, using process simulations developed in UniSim Design R470 with Python integration. Two technological pathways were analysed: the production of formic acid via the electrochemical reduction of CO2, an emerging technology with a lower maturity level, and the synthesis of methanol through a thermocatalytic route from synthesis gas, a well-established industrial method. The results show that methanol offers greater economic feasibility and flexibility to process varying CO2 feed streams without compromising financial returns, achieving net present values (NPVs) between +US$ 5.08 million and +US$ 19.62 million across all evaluated scenarios. However, this pathway is associated with greenhouse gas emissions approximately 14% higher than those of formic acid. Formic acid, in turn, presented NPVs ranging from –US$ 14.51 million to +US$ 14.19 million and proved highly sensitive to electricity costs. Nevertheless, it stands out for its lower carbon footprint, higher market value, and potential for near-zero emissions, particularly when coupled.