Recursos Energéticos e Meio Ambiente - Unesp · Matéria orgânica, animal e vegetal, há milhões de anos, foi depositada no fundo de antigos mares e lagos –bacias sedimentares

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Recursos Energéticos e Meio Ambiente

Professor Sandro Donnini Mancini

9 - Petróleo

Sorocaba, Março de 2016

Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba

PETRÓLEOComponente básico de mais de 6.000 produtos, utilizado desde 4.000 a.C., basicamente como impermeabilizante e vedante.

Utilização inicial – obtenção do querosene para iluminação, substituindo o óleo de baleia.Matéria orgânica, animal e vegetal, há milhões de anos, foi depositada no fundo de antigos mares e lagos – bacias sedimentares.

EUA - 1a perfuração de poço com fins comerciais – 1859

Sobre essa camada foram naturalmente dispostas várias camadas de matéria orgânica e inorgânicas, gerando pressão e calor suficiente para decompor essa matéria orgânica em moléculas menores e de consistência viscosa – petróleo. Assim, demandam-se estudos para verificação da existência de jazidas (grandes depósitos) e viabilidade comercial de sua exploração.

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Terminologia

Jazida – depósito natural

Reserva – quantidade de recursos

Comprovadas - conhecidas e exploráveis com tecnologia e

custos atuais.

Indicadas – conhecidas mas que necessitam melhoramento

tecnológico para se tornar exploráveis.

Inferidas – estimadas a partir de jazidas sabidamente

existentes

Brasil

* Valores nominais; **cada barril tem 159 L

1953 – Campanha “O Petróleo é Nosso” – governo GVCriação da Petrobrás (monopólio).

1939 – encontrado petróleo na Bahia

1969 – Início da exploração marítima (SE) – cara e abandonada

1973 – Crise do Petróleo – U$ 2* para U$ 10*/barril**, tornando exploração marítima compensatória

1979 – Nova crise – U$ 40*/barril1996 - Lucro de U$ 640 milhões1997 – Criação da Agência Nacional do Petróleo (ANP) para a

Regulação, contratação e fiscalização das atividadeseconômicas da indústria do petróleo - Fim do Monopólio

1998 - Leilão de áreas para exploração – não teve muito sucesso

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2004 – Nova crise internacional ; US$ 55/bbl2006 – Auto-suficiência anunciada

Consumo: 700.106 barris/ano, Reservas: 11,7.109 barris

2008 – Anúncio de reservas de até 33 bilhões de barris

2007 – Descoberta do poço Tupi (pré-sal) , com 5-8 bilhões de barris, a até 7 km de profundidade.Empresa ainda detém 98% da produção, refino,importação e transporte de petróleo

2003 – Preço nominal de US$ 28/barril

US$ 127,00/bbl (março);2010 - US$ 80,00/bbbl (março)2012 – US$ 124/bbl (fevereiro - ainda reflexo da crisise dos países árabes)

2013 – US$ 116 (fevereiro)2014 – US$ 108/bbl (março)2015 – US$ 55/bbl (março)2016 – US$ 39/bbl (março)

Ano Produção106 bbl/dia

Resultado109 US$ /ano

2006 2,3 25,9

2007 2,3 21,5

2008 2,4 33,9

2009 2,5 29,0

2010 2,6 35,2

2011 2,6 33,3

2012 2,6 21,2

2013 2,5 23,6

2014 2,8 -21,6

2015 2,8 *

http://www.investidorpetrobras.com.br/pt/resultados-financeiros#topo

Petrobrás – desempenho nos últimos 10 anos

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4.

2013

Produção de petróleo: 2,5.106 bbl/dia

Pré-sal: 371.103 bbl/dia

Reservas:16,65109 bbl

Produção de derivados:2,1.106 bbl/dia

Consumo de derivados:2,5.106bbl/dia

http://www.investidorpetrobras.com.br/pt/resultados-financeiros#topo –formulário de referência 2013

http://www.petrobras.com.br/fatos-e-dados/investimentos-respostas-a-deutsche-welle.htm (*)

http://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_petroleo_e_derivados.pdf

5

http://www.economiaemdia.com.br/EconomiaEmDia/pdf/infset_petroleo_e_derivados.pdf

EUA - ~20% do consumo mundial – 16,7.106 barris/dia2o maior produtor (~10 milhões de barris/dia)1o importador (~40% do consumo; 6,7 milhões de barris/dia)

ArábiaSaudita – maior produtor: 11,5 milhões de barris/diaBrasi: 2,5 milhões de barris/dia

Produção diária – do mundo ~ 87 milhões de barris/diada Opep ~ 37 milhões de barris/dia (~42%)

http://www.apetro.pt/documentos/producao.pdf

http://exame.abril.com.br/economia/noticias/os-15-grandes-importadores-de-petroleo-no-mundo-ate-agora#6

2013

6

Petrobrás (2008):

Governo federal tem 55% das ações com votoReservas: 11,2 bilhões de barris (2 bilhões em Campos)

Produção de 2 milhões de barris/diaCapacidade de refinar 2 milhões de barris/dia

16 refinarias63 sondas de perfuração (43 marítimas)13.174 poços em operação (~750 no mar).

112 plataformas de produção – 78 fixas (até 180m) e 34 flutuantes (>180m)

189 navios25.197 km de dutos

~6.000 postos combustíveisPresente em 27 países (principalmente Argentina e Venezuela)Dados técnicos de 2008 - Fonte: http://www.estadao.com.br/noticias/economia,veja-a-historia-e-os-numeros

da-petrobras,405587,0.htm

Reservas do Pré-sal

http://www.estadao.com.br/noticias/economia,veja-a-historia-e-os-numeros-da-petrobras,405587,0.htm

7

78% das reservas, 42% da produção, 60% das exportações

Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente.Trad. F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson, 2003

Reservas Mundiais ~ 1 trilhão de barris

Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) Angola, Argélia, Líbia, Nigéria, Venezuela, Equador, Indonésia, Arábia Saudita, Emirados Árabes Unidos, Irã,

Iraque, Kwait e Qatar

Energia no Mundo por recurso energético

1973 – 6.100 Mtep

Renovável: 12,4%

Não Renovável: 87,6%

2013 – 13.541 Mtep

Renovável: 13,8%

Não-Renovável: 86,2%

http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/KeyWorld_Statistics_2015.pdf

TPES - Total Primary Energy Supply Oferta de Energia

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EUA - ~20% do consumo mundial – 16,7.106 barris/dia2o maior produtor (~10 milhões de barris/dia)1o importador (~40% do consumo; 6,7 milhões de barris/dia)

ArábiaSaudita – maior produtor: 11,5 milhões de barris/diaBrasi: 2,5 milhões de barris/dia

Produção diária – do mundo ~ 87 milhões de barris/diada Opep ~ 37 milhões de barris/dia (~42%)

http://www.apetro.pt/documentos/producao.pdf

http://exame.abril.com.br/economia/noticias/os-15-grandes-importadores-de-petroleo-no-mundo-ate-agora#6

2013

http://www.guardian.co.uk/business/datablog/2010/aug/03/us-china-energy-consumption-data

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Fonte Mundo, 2013 Brasil, 2014

Não-R

enovável

Petróleo 31,1 39,4

Gás 21,4 13,5

Carvão Mineral 28,9 5,7

Nuclear 4,8 1,3

Total 86,2 60,6*

Ren

ovável

Hidráulica 2,4 11,5

Outras Renováveis (eólica, solar, biodiesel,

outras biomassas etc.)

1,2 4,1

Biocombustíveis & resíduos 10,2 23,8**

Total 13,8 40,4

Total 100 100

Quantidade de Energia Ofertada (106 tep) 13.541 305,6

Brasil = 2,3 % da energia mundial* + 0,7% de outras não renováveis...* Derivados da cana: 15,7% / Lenha e carvão vegetal: 8,1%

http://www.mme.gov.br/documents/10584/1143895/2.1+-+BEN+2015+-+Documento+Completo+em+Portugu%C3%AAs+-+Ingl%C3%AAs+%28PDF%29/22602d8c-a366-4d16-a15f-f29933e816ff?version=1.0

http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/KeyWorld_Statistics_2015.pdf

BRASIL

Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 – dados de 2014 – Disponível em www.mme.gov.br

10

BRASIL


BRASIL


11

Brasil:Consumo

FinalPor Fonte

Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 – ano base 2014. Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia -www.mme.gov.br

ConsumoFinal porFonte

em %

Outras Fontes Secundárias de Petróleo:Gás de refinaria, coque de petróleo etc.

Produtos Não energéticos de petróleo:Graxas, lubrificantes, asfalto,solventes etc.


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Onde achar petróleo ?


Bio – Revista Brasileira de Saneamento e Meio Ambiente – Ano XIX – n. 58 – jan/mar 2011, p.31

Exploração de Petróleo


Obtém-se Petróleo, Gás Natural e Água, separados por densidade

Oleodutos e/ou navios petroleiros levam o óleo para refinarias

www.petrobras.com.br

13

Refino

bandejas

www.petrobras.com.br

Bandeja produzida na Jaraguá - Sorocaba

14

Na verdade, ocorrem duas destilações, com ajuda de vapor d’água:

�Destilação atmosférica

Topo – GLP

Bandejas - Gasolina, querosenes, diesel, nafta, solventes

Fundo - hidrocarbonetos mais pesados

vão para a destilação à vácuo.

�Destilação à vácuo

Bandejas - Óleo diesel e óleo combustível

Fundo - Óleo combustível pesado ou cimento asfáltico

Todos os produtos obtidos precisam passar por tratamento(s) adicional(is), para melhorar a qualidade como reforma catalítica e hidrodessulfuração.

Temperaturas típicas e derivados do petróleo normalmente

destilados:

OBS: o número de carbonos de cada produto e suas temperaturas de obtenção

podem variar em cada refinaria, de acordo com o processo, com o petróleo etc.

� > 360oC : óleo combustível (+ de 70 átomos de carbono);

�250oC – 350oC : diesel – 35% do destilado brasileiro

Entre C12-C22 - O diesel típico é C15H32

�175oC – 325oC : querosene – C9-16

�60-100oC – Nafta (alcanos): C5-9 → Petroquímica

�40-205oC – Gasolina ( alcanos e cicloalcanos): C5-12

Melhor C8

�< 40oC – Gás Liquefeito de Petróleo (botijão): C3-C4

15

Outras etapas comuns:

�Craqueamento Térmico ou CatalíticoMoléculas relativamente grandes (C>14) são quebradaspara a produção de mais gasolina ou coque.Sobram alcanos e alcenos (óleos mais leves).Catalisadores: alumina, sílica, bentanina ou platina.

�AlquilaçãoMoléculas pequenas de alcanos e alcenos, oriundas do craqueamento, são juntadas para a obtenção de mais gasolina.

�HidrodessulfuraçãoReação da gasolina e diesel com altas quantidade de H2

a 350oC e 3-100 atm, obtém-se H2S

http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/principais-operacoes/refinarias/ (*)

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Disponível em http://www1.folha.uol.com.br/folha/especial/2003/petrobras50anos/fj0310200319.shtml.Acesso 03 mai. 2004

�Formação geológica recente → petróleo pesado, baixo valor;

�Pequena fração de hidrocarbonetos leves;

�Refino direcionado à produção de diesel;

�Possui pouco lubrificante.

PETRÓLEO BRASILEIRO

17



18

http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/areas-de-atuacao/exploracao-e-producao-de-petroleo-e-gas/pre-sal/ (*)

2009

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Disel: 42,2%Gasolina: 21,8%

GLP: 7,0%Nafta: 5,2%

Óleo Combustível: 3,4%Querosene: 3,1%

Outras Fontes Energéticas (ppalmente coque e gás de refinaria): 10,3%Outras Fontes Não-Energéticas: 6,7%

PETRÓLEO (2014)

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2014 = 4.441.103 m3 para o setor de transporte aéreo

2014 = 10.696 m3 para o setor residencial

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NAFTA

Líquido incolor e volátil, trata-se de uma mistura de hidrocarbonetos com 6-10 átomos de carbono, que sofre destilação e/ou craqueamento para a produção de mais de Produção de mais de 6.106 toneladas de: eteno, propeno, butadieno, xilenos, toluenos e benzenos.

Brasil – 4 pólos petroquímicos: Mauá (SP), Camaçari (BA), Triunfo (RS) e Duque de Caxias (RJ).

Na extração

�Estudo geológico;

�Perfuração;

�Construção e manutenção de estruturas de apoio

(continente e mar)

�Possibilidade de acidentes;

�Tratamento e devolução da água separada (metais pesados);

�Energia gasta.

Principais Impactos Ambientais da Indústria do Petróleo

22

No Transporte

�Construção e manutenção de rede de dutos;

�Carga e descarga de dutos e navios tanque;

�Energia gasta;

�Água de lastro;Utilizada para dar estabilidade (até 100 milhões de litros de água/navio) a grandes

navios em viagens sem carga, podendo conter espécies invasoras (até 7 mil

espécies/navio), transmissores de doenças. Cerca de 5 trilhões de litros de água de

lastro são trocados anualmente no mundo. No Brasil, troca de lastro só é permitida a

370 km da costa em águas com mais de 200m de profundidade.

Transporte marítimo: 5% do comércio mundial; U$ 400 bilhões/ano só em frete;

6 bilhões de t ao ano viajando 7 milhões de km

Mexilhão Dourado – molusco de rios da China. 1991 – Argentina, 1998 – RS, 2000-MS.

http://www.antaq.gov.br/portal/MeioAmbiente_AguaDeLastro.asp (*)


Derramamento de petróleo

Estimativas:

� 1 t de petróleo se espalha em 112 km2 (25% evapora);

� o resto sofre emulsificação, dissolução, decantação,

oxidação, decomposição por UV, mistura com areia (ondas) e

degradação biológica;

� 96% do lançamento ocorre por vazamento no porto, no

transporte ou pela lavagem de tanques e descarga de água

utilizada como lastro. Só 4% são acidentes.

No transporte (continuação)

�Possibilidade de acidentes (derramamento).


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Acidentes Históricos Mundiais http://exame.abril.com.br/mundo/noticias/10-maiores-acidentes-petroliferos-historia-556774 (*)

�Iraque, 1991 – petróleo no mar (630 milhões de litros?)

Solo (bilhões de litros no deserto)?

Queimado (3 milhões de barris/dia)?

�Prestige, Espanha, 2002 – 11 milhões de litros

1100 km de praias, morte de 20 mil aves.

Até 2015, fim dos navios de casco simples.

�Poço de Campeche, México, 1979 – vazamento de 500 milhões

de litros;

�Exxon Valdez, Alasca, 1989 – 44 milhões de litros

2590 km de praias

Morte de 580 mil pássaros e 6 mil outros animais

�Golfo do México, EUA, 2010 – válvula com defeito causou

sobrepressão nas tubulações em 20/4 e poço a 5,5 km de

profundidade começou a vazar.

http://divulgarciencia.com/categoria/eua/

http://na.unep.net/geas/real_time/alert_2010_08.php

24

leilacordeiro.blogspot.com

�Golfo do México, EUA, 2010 (cont.):11 funcionários da British Petroleum morreram;

4 milhões de barris vazaram em 87 dias (46 mil barris/dia);

~ 640 milhões de litros em cerca de 200.000 km2 (~ PR);

Cúpula tampou o buraco em 15/7;

Cimento “selou” o poço em 18/9.

Acidentes Históricos Nacionaishttp://ambientes.ambientebrasil.com.br/energia/acidentes_ambientais/principais_acidentes_com_petroleo_e_derivados_no_brasil.html

http://fotos.estadao.com.br/galerias/cidades,relembre-os-ultimos-vazamentos-de-petroleo-na-costa-do-brasil,9625,230526

�Rio Iguaçu (PR), 2000 – 4 milhões de litros

�S.Sebastião (SP) – ~ 150 vazamentos nos últimos 30 anos

�P-36, 2001 (RJ) Plataforma flutuante afundou pois válvula defeituosa levou água, óleo e gás

a um tanque inoperante. A pressurização no tanque causou a explosão,

atingindo uma das colunas de sustentação da plataforma.

11 funcionários da Petrobrás morreram.

diariodopresal.wordpress.com

25

�Poço da Chevron, 2011 (RJ) – mancha de 162 km2, a 120 km do

litoral, 140 mil litros.

http://noticias.r7

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�Pré-sal , 2012 (SP) – tubulação que liga poço à superfície –

25,5 mil litros, a 250 km do litoral.

�Tramandaí, 2014 (RS) – 4 mil litros, a 6 km do litoral, durante

descarregamento de navio.

�Aracruz, 2015 (ES) – Vazamento de gás e posterior explosão

mata 9 trabalhadores em navio-plataforma “alugado” para a

Petrobrás a 120 km da costa.http://economia.estadao.com.br/noticias/geral,acidente-em-navio-plataforma-da-petrobras-no-espirito-santo-deixa-tres-mortos,1632895

�Itaguaí e Mangaratiba, 2015 (RJ) – Roubo de combustível ? –

600 L de óleo que foram para o córrego e oceano.http://g1.globo.com/rio-de-janeiro/noticia/2015/06/vazamento-de-oleo-em-duto-da-petrobras-atinge-praias-do-rj.html (*)

26

Efeitos na vida aquática atingida:

�Óleo é menos denso - camada dificulta entrada de sol e gases;

�Nos animais marinhos pode provocar: película que dificulta

trocas gasosas, intoxicação, alteração do comportamento

(efeito narcótico) e ateração do sabor;

�Nas plantas causa obstrução dos estômatos(↓ fotossíntese).

Procedimentos em acidentes:

�Contenção (redes com material impermeáveal ao óleo);

�Bombeamento de água e óleo misturados;

�Captura e tratamento de animais de médio e grande porte;

�Remediação química;

�Biorremediação – produção de biossurfactantes.

Na armazenagem�Construção de tanques;�Corrosão;�Acidentes (vazamentos, raios, incêndios).Santos, 2015 – tanques de etanol e gasolina pegam fogo por dias...http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2015/04/1611680-tanque-de-combustivel-explode-e-causa-incendio-em-deposito-de-santos.shtml


No Refino�Construção do empreendimento;�Resíduos Sólidos (aterro); Efluentes líquidos (ETE) e gasosos;�Possibilidade de acidentes;�Energia gasta.

Distribuição e transporte de derivados (dutos, navios e caminhões)�Perigo de acidentes �Construção (dutos);�Energia Gasta (combustível).

27

�Perigo de acidentes;

�Impermeabilização do solo (cimento asfáltico);

�Disposição final (óleo lubrificante);

�Combustão completa e incompleta;

�Gases de exaustão quentes.

Consumo dos derivados

Atendimento às legislações, sendo algumas:

�CONAMA 315/2002 (novas metas do Proconve) e 301/2003;

�ANP (309/01, 310/01, 104/02, 32/2007)

HC + O2 → CO2 + H2O + energia

HCmenores, CO, C, NOx, SOx

Antidetonantes(aditivos para auxiliar o combustível a suportar grandes pressões antes da faísca)

Inicialmente, à base de chumbo – Chumbo tetraetila –Pb (C2H5)4 – desenvolvido nos anos 20 – Causa poeira metálica –

proibido no Brasil desde 1986.

EUA e Europa - a partir dos anos 70 utilizou-se o MTBE (C5H12O)– Metil-terc-butila-éter.

Brasil – desde 1986 etanol em grandes quantidades na gasolina. (20-25%) – FEV 2015: 27%

Tendência – substituição do MTBE por Etanol (max 10%!!)

Na gasolina, o melhor hidrocarboneto para a explosão é o octano (C8H18) – não explode “fora de hora”.

Mas gasolina tem vários tipos de hidrocarbonetos, que não tem a mesma propriedade.

28

Diesel – metropolitano – 500 ppm de enxofre

Muito do material particulado está associado a sulfatos.

SOx - podem envenenar catalisadores do conversor catalítico

típicos de motores ciclo Otto .

Diesel com menos enxofre – permite sistema anti-poluição

Meta brasileira para 2009 ! : 50 ppm, “atingida” em 2012

Europa: 10ppm (2013 no Brasil)

PROCONVE 7

interior – 1800 ppm de enxofre (fim em 2014) ht

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29

EGR – regeneração de gases de escapeNOx é formado com mais facilidade em altas temperaturas.

Gases de escape são “devolvidos” à câmara de combustão após resfriamento. A mistura ar / gases de escape (até 30%) em temperatura menor dificulta formação de NOx.

SCR – conversão catalítica seletivasolução de uréia/água é pulverizada nos gases de escape, formando amônia, que reage com NOx formando N2 e água.

Arla 32 (32,5% de uréia de alta pureza)

Nos dois casos, há posteriormente o conversor catalítico de oxidação.

http://sites.petrobras.com.br/minisite/assistenciatecnica/perguntas.asp

http://sites.petrobras.com.br/minisite/assistenciatecnica/perguntas.asp

30

Termelétricas

Atlas da ANEEL – novembro de 2008:

Brasil (2007) – dos 102 GW de potência instalada, 26,14% provém de termelétricas;

626 termelétricas abastecidas a diesel, óleo combustível, ultra-viscoso e gás de refinaria

Em 2007 termelétricas a base de derivados de petróleo produziram 13,7 TWh (2,8% do total produzido)

Brasil (2014) – dos 624,3 TWh de eletricidade ofertada 32,9% vieram de termelétricas (2013 = 610 TWh ofertados, 28,3% de termelétricas)

Mundo (2013) – 77% da eletricidade veio de termelétricas (41,3% do carvão mineral, 21,7% do gás natural, 10,6% do urânio e 4,4% de derivados do petróleo (2012 = 78,8%)

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétria, 06/04/2015

http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm

O Brasil possui 3.705 empreendimentos em operação, totalizando 143,5 GW de potência instalada (Térmicas: 8,63% biomassa; 17,86 % fósseis; 1,39% urânio; = 27,9%).

6,26%

31


http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/FontesEnergia.asp?

O Brasil possui 4.450 empreendimentos em operação, totalizando 141,6 GW de potência instalada.


http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/FontesEnergia.asp? (*)

O Brasil possui 4.481 empreendimentos em operação, totalizando 146,6 GW de potência instalada.

10,4 GW (7,1% do total) de derivados de petróleo

32


http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/FontesEnergia.asp? (*)

Termelétricas à base de derivados de petróleo

2014

Fon

te:

Balanç

o Ene

rgético

Nacion

al 2015 –

Dispo

níve

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ww.m

me.g

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IMPORTAÇÕES – 33,8 TWhOFERTA: 624,3 TWh

CONSUMO: 531,1 TWh

Brasil (2013) – 32,9% da oferta de energia brasileira vem de termelétricas.

33

Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 – Disponível em www.mme.gov.br

2013


IMPORTAÇÕES – 39,9 TWh // OFERTA: 609,9 TWh // CONSUMO: 516,3 TWh

Fonte: Balanço Energético Nacional 2013 – Disponível em www.mme.gov.br


IMPORTAÇÕES: 40,2 TWhOFERTA: 592,8 TWh CONSUMO: 498,4 TWh

34

Atlas da ANEEL

3ª. Ed.

Brasília, 2008

Disponível em

www.aneel.gov.br

Geração de CO2 na cadeia produtiva do petróleo:

Consumo: 91,7%

Refino: 5%

Transporte até as refinarias: 2,3%

Transporte dos derivados: 1%

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Recursos Energéticos e Meio Ambiente - Unesp · Matéria orgânica, animal e vegetal, há milhões de anos, foi depositada no fundo de antigos mares e lagos –bacias sedimentares