Em teoria, é possível criar combustível de aviação a partir de nada mais do que água, CO2 e energia do sol, mas fazê-lo fora do laboratório provou ser um desafio. Agora, os pesquisadores criaram o primeiro sistema totalmente integrado capaz de fazê-lo em escala no campo.
A aviação é responsável por cerca de cinco por cento das emissões globais de gases de efeito estufa, e é obstinadamente difícil descarbonizar. Embora outros setores tenham confiado na eletrificação para mudar de combustíveis fósseis para fontes de energia renováveis, as restrições de peso da aviação tornam inviável confiar na energia da bateria a qualquer momento no futuro próximo.
Há um consenso crescente de que qualquer rota realista para descarbonizar a aviação até meados deste século exigirá o uso de combustíveis “drop-in” sustentáveis, que se referem a combustíveis que funcionam com motores a jato existentes e infraestrutura de abastecimento. A lógica é que qualquer fonte de energia alternativa como baterias, líquidos hidrogênio, ou amônia líquida exigirá níveis irreais de investimento em novas aeronaves e sistemas de armazenamento e distribuição de combustível.
Os pesquisadores estão investigando uma ampla variedade de abordagens para fabricar combustíveis de aviação sustentáveis. O mais comum hoje envolve a criação de querosene pela reação de óleos animais ou vegetais com hidrogênio. A abordagem está bem estabelecida, mas há fontes renováveis limitadas dessas matérias-primas e há concorrência do biodiesel do setor automotivo.
Uma abordagem emergente envolve a criação de combustível combinando diretamente hidrogênio com monóxido de carbono derivado do CO2 capturado. Isso é muito mais desafiador porque todas as etapas envolvidas – eletrolisar a água para criar hidrogênio verde, capturar CO2 do ar ou de fontes industriais, reduzir CO2 a CO e combiná-los para criar querosene – usam muito energia.
A vantagem é que os ingredientes brutos são abundantes, portanto, encontrar uma maneira de reduzir os requisitos de energia pode abrir as portas para uma nova e abundante fonte de combustíveis sustentáveis. Uma nova planta que usa uma série de espelhos para direcionar a luz solar para um reator solar no topo de uma torre pode ser uma abordagem promissora.
“Somos os primeiros a demonstrar toda a cadeia de processos termoquímicos de água e CO2 a querosene em um sistema de torre solar totalmente integrado”, Aldo Steinfeld, da ETH Zurich, que liderou a pesquisa, disse em um comunicado de imprensa. “Esta usina de combustível de torre solar foi operada com uma configuração relevante para implementação industrial, estabelecendo um marco tecnológico para a produção de combustíveis de aviação sustentáveis.”
A instalação, descrita em em papel Joule, apresenta 169 painéis refletivos de rastreamento solar que redirecionam e concentram a luz solar no reator solar empoleirado no topo de uma torre de 49 pés de altura. Água e CO2 são bombeados para o reator solar, que contém uma estrutura porosa feita de cério, um óxido do metal de terras raras cério.
A céria ajuda a conduzir uma reação redox que retira o oxigênio da água e do CO2 para criar uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio conhecida como gás de síntese. A céria não é consumida por esse processo e pode ser reutilizada, enquanto o excesso de oxigênio é simplesmente liberado na atmosfera. O gás de síntese é bombeado pela torre para um conversor gás-líquido, onde é processado em combustível líquido que contém 16% de querosene e 40% de diesel.
Ao usar o calor do sol para conduzir todo o processo, a configuração oferece uma maneira de contornar as consideráveis demandas de eletricidade das abordagens mais convencionais. No entanto, os pesquisadores observam que a eficiência de seu sistema ainda é relativamente baixa. Apenas quatro por cento da energia solar capturada foi convertida em energia química no gás de síntese, embora eles vejam um caminho para aumentar isso para mais de 15 por cento.
Os níveis gerais de produção também estão muito longe do que seria necessário para reduzir as demandas de combustível do setor de aviação. Apesar da instalação ocupar espaço equivalente a um pequeno estacionamento, ela só conseguiu produzir pouco mais de 5,000 litros de syngas em 9 dias. Considerando que apenas 16% disso foi convertido em querosene, a tecnologia terá que aumentar consideravelmente.
Mas esta é a demonstração em maior escala do uso da luz solar para criar combustíveis sustentáveis até o momento e, como apontam os pesquisadores, a configuração é industrialmente realista. Com mais ajustes e muito investimento, isso pode um dia oferecer uma maneira promissora de garantir que nossos voos sejam menos onerosos para o meio ambiente.
Crédito da imagem: ETH Zurique
