A Petrobras completa 70 anos, superando desde sua criação grandes desafios tecnológicos, principalmente, por meio de seu centro de pesquisa, o Cenpes, em parceria com a Coppe/UFRJ – dois polos de tecnologia e inovação que completam 60 anos também em 2023. Os obstáculos começaram a ser vencidos mesmo antes de ser criada; desde 1947, quando o engenheiro Luiz Lobo Barboza Carneiro (1913-2001) se empenhou na campanha “O Petróleo é Nosso” e, como deputado federal suplente, convenceu tecnicamente o Congresso da importância para o Brasil de ter uma indústria própria de petróleo, o que culminou na fundação da maior empresa brasileira, em 03 de outubro de 1953, a estatal Petróleo Brasileiro S.A – Petrobras.

Anos mais tarde, em 1967, Lobo Carneiro ingressou no Programa de Engenharia Civil da Coppe como docente, e passou a liderar os estudos de estruturas offshore, que deram origem, em 1977, a uma duradoura parceria Coppe-Petrobras. Uma união que já se estende ao futuro, com a transição energética. Antes mesmo do início desta grande parceria, a Petrobras assinou com a Coppe um contrato, em 1968, para a realização de um estudo de técnicas de permeação através de membranas, executado no Programa de Engenharia Química da instituição. O projeto, que era de interesse de refinarias de petróleo e de outros tipos de processo industrial que requerem separação de substâncias, gerou muitas dissertações de mestrado e teses de doutorado e até uma empresa, nos anos 2000, que fabrica produtos a partir desta tecnologia desenvolvida, a Pam Membranas.

Foi reunindo professores estrangeiros e alunos brasileiros que Lobo Carneiro formou um núcleo de conhecimento para convencer a Petrobras a apostar na proposta da Coppe: o desenvolvimento conjunto de tecnologia nacional para projetar estruturas de plataformas de petróleo para operação em alto-mar. Na época, a empresa instalava as primeiras plataformas de produção na Bacia de Campos, projetadas no exterior, com base em parâmetros mais adequados ao Golfo do México e ao Mar do Norte do que ao mar brasileiro. Para projetar uma estrutura, é preciso antes analisar os esforços a que ela será submetida. As estruturas que operam no mar interagem com uma variedade de agentes dinâmicos, como ventos, ondas e correntes marinhas. Exigem, portanto, uma análise mais complexa que as estruturas fincadas em terra firme. Daí a utilidade dos métodos computacionais. Paralelamente, o Programa de Engenharia Naval e Oceânica desenvolvia estudos de cargas hidrodinâmicas e técnicas de monitoramento para orientar planos de inspeção e manutenção em plataformas fixas.

Com isto, veio a iniciativa de propor a Petrobras um trabalho conjunto de desenvolvimento de ferramentas computacionais para a engenharia de estruturas offshore e para a formação de recursos humanos. Tal iniciativa foi do engenheiro argentino Agustín Juan Ferrante, que veio para a Coppe, em 1976, a convite do próprio Lobo Carneiro. Ferrante trabalhava com um sistema computacional chamado Strudl (Structural Design Language), desenvolvido nos Estados Unidos, essencial para atender aos interesses da Petrobras, pois à medida que rumava para águas mais profundas, a empresa teria de abandonar as plataformas fixas, cravadas no fundo do mar, e recorrer a plataformas flutuantes. A proposta da Coppe era desenvolver, com o Cenpes/Petrobras, a partir do sistema Strudl, os programas de computador que permitiriam à Petrobras projetar suas próprias plataformas.

Os primeiros projetos em parceria

Após muitas reuniões, um convênio denominado “Recursos Computacionais de Engenharia Offshore” foi assinado em 1977, estabelecendo uma cooperação que, hoje, ainda mobiliza pesquisadores da Coppe, de quase todas as áreas da engenharia. Por meio desta cooperação, a Coppe participou e participa ativamente da construção da tecnologia que colocou o Brasil na liderança da produção de petróleo no mar. Do lado da Petrobras, a cooperação inaugurou na estatal a tradição de buscar apoio e estimular a competência tecnológica de universidades e institutos de pesquisa brasileiros. Do lado da Coppe, gerou aproximadamente 5 cinco mil projetos de pesquisa, dos quais cerca de 160 estão em andamento, e formou centenas de mestres e doutores. Ao Brasil, deu a liderança mundial na exploração em águas profundas e economizou bilhões de dólares em divisas ao país.

As primeiras plataformas 100% nacionais foram projetadas para o chamado Polo Nordeste da Bacia de Campos. Foram instaladas em águas rasas dos campos de Pargo, Vermelho e Carapeba, e projetadas no Cenpes, com importante participação da Coppe nas estruturas e nas análises hidrodinâmicas. Em 1985, já havia em operação 33 plataformas fixas projetadas com base no trabalho da Coppe, em águas de 10 a 48 metros de profundidade, no Polo Nordeste, no sul da Bahia e no Espírito Santo. No mesmo ano, estava em andamento o projeto das sete primeiras plataformas inteiramente nacionais que operariam em profundidades de cerca de 100 metros. A essa altura, a cooperação Coppe/Petrobras tinha se diversificado, e dezenas de professores e alunos dos Programas de Engenharia Civil e Engenharia Naval e Oceânica, além de outros da Coppe, participavam de projetos para a empresa nas mais diferentes áreas. Alguns passavam grande parte do tempo dentro do Cenpes. Mas eram tantos que não havia espaço para todos. Os mais jovens tratavam de ocupar as mesas de funcionários do Cenpes logo após o expediente, e chegavam a virar madrugadas rodando programas de computador e discutindo soluções para os desafios que se sucediam.

Um dos primeiros desafios superados pela parceria foi o “caso das estacas”, como ficou conhecido. As estacas que sustentariam as sete plataformas da Bacia de Campos tinham sido projetadas pela Petrobras com características um pouco diferentes do habitual, para economizar aço. Quando foram fazer o detalhamento do projeto de construção, os engenheiros verificaram que a capacidade de resistência das estacas, em relação ao solo da região, não seria exatamente o que se esperava. O custo do estaqueamento iria mais do que triplicar, inviabilizando economicamente a instalação das plataformas. A Coppe, então, ajudou o Cenpes a encontrar a solução, uma nova concepção de estaqueamento. As novas estacas tinham a ponta cônica, como um lápis, que permitia maior contato com o solo. Sob a coordenação do Cenpes, a Coppe participou dos estudos experimentais, realizando testes e medições, e, depois que as plataformas foram construídas, monitorou o desempenho de todas elas. As estacas de ponta cônica foram patenteadas pela Petrobras.

Rumo às águas profundas

Quando as operações no mar de Campos alcançaram a casa das centenas de metros, foi preciso abandonar as plataformas fixas cravadas no fundo do mar e recorrer a estruturas flutuantes. Nesse processo, os pesquisadores do Programa de Engenharia Naval e Oceânica da Coppe traziam com eles o conhecimento da hidrodinâmica de estruturas oceânicas flutuantes e, sobretudo, ajudavam a ampliar o conhecimento específico sobre o mar brasileiro. As estruturas flutuantes são mantidas em posição por linhas de ancoragem que somam vários quilômetros. Quanto maior é a profundidade, maiores são a pressão e o desgaste a que são submetidas, e mais intensas as dificuldades de instalação e monitoramento.

A tendência já era o uso cada vez maior de tecnologias inteligentes, o que envolvia o uso de complexos sistemas e ferramentas computacionais, de novos materiais e de sistemas de controle a distância. A crescente complexidade exigia um alto grau de interdisciplinaridade, com pesquisadores de diferentes áreas mobilizados para contribuir com seus conhecimentos específicos. Foi assim que outros programas da Coppe – entre eles, os de Engenharia Mecânica, Química e Metalurgia – se juntaram ao de Engenharia Civil e ao de Engenharia Naval e Oceânica na execução de projetos para a Petrobras. E, a partir dos anos 90, quando as operações da empresa já atingiam profundidades inacessíveis aos mergulhadores humanos, entraram em ação pesquisadores do Programa de Engenharia Elétrica, para aturar no desenvolvimento de robôs submarinos e de seus sistemas de instrumentação e controle.

Toda a expertise acumulada foi fundamental para que a Coppe colaborasse para o avanço na exploração em águas ainda mais profundas, nos campos do pré-sal, descobertos pela Petrobras na segunda metade dos anos 2000. Antes mesmo da confirmação de tais reservas, estava em andamento, na Coppe, a construção de mais duas grandes instalações para pesquisar e encontrar soluções para os desafios da exploração de petróleo e gás em águas cada vez mais profundas. E, em paralelo, pesquisadores da instituição, incluindo os do Programa de Planejamento Energético, intensificaram suas pesquisas de aspectos econômicos e ambientais da exploração.

A caminho da transição energética

Os atuais e próximos passos conjuntos da Coppe com a Petrobras já envolvem a transição energética e a descarbonização na exploração de petróleo e gás. Exatamente no ano em que comemoram períodos simbólicos de fundação, a Petrobras (70) e a Coppe (60) lançam medidas mais focadas para tornar a matriz energética brasileira sustentável, com considerável redução de emissão de CO2. Em maio, teve início o funcionamento da nova diretoria implantada pela Petrobras, a de Transição Energética e Sustentabilidade, tendo à frente Maurício Tolmasquim, até então professor do Programa de Planejamento Energético da Coppe. No mês seguinte, a Coppe lançou o Centro Virtual de Soluções Tecnológicas de Baixo Carbono, com a presença de vários executivos de empresas de petróleo, incluindo o próprio Tolmasquim, representando a Petrobras.

O objetivo do Centro é envolver a comunidade científica da instituição, em parceria com o poder público e a iniciativa privada, em busca de soluções para a descarbonização da economia. Neste âmbito, uma das iniciativas destacada foi a plataforma digital BxC, de soluções de baixo carbono, para permitir uma integração rápida e eficiente entre as empresas, as instituições e os especialistas da Coppe. Como ressaltou em sua inauguração, a diretora da Coppe, professora Suzana Kahn, o Centro funcionará dando visibilidade às diversas competências que há na Coppe, por meio da plataforma, na qual se encontram todos os laboratórios da instituição. Instituição que reúne um capital humano de mais de 300 professores e 700 pesquisadores, 300 pós-doutores, tendo mais de dois mil mestres e doutores em formação. Todos à disposição para ajudar a solucionar a problemática da descarbonização.