Combustível sintético renovável

Esta equação diz alguma coisa para você:



Não se culpe por não conhecê-la, realmente ela é privilégio de iniciados na área de combustíveis sintéticos, muito mais teoria e experimento que impacto prático. Mas, se invertermos os termos da equação e substituirmos os nomes químicos por nomes genéricos, o entendimento fica facilitado:

Combustível + oxigênio = gás carbônico + água.

Ficou mais claro agora?

Esta equação existe antes mesmo da química, desde que o fogo surgiu na face da Terra, em priscas eras. Agora o seu inverso – aquela primeira equação mais complicada - é uma instigação estonteante, qual seja: Seria possível produzir combustível a partir de gás carbônico e água, que não seja por processo fotossintético, usado pelas plantas para formar suas reservas de energia, posteriormente convertidas em biocombustível?

Em uma primeira análise, a aplicação prática desta equação poderia parecer ficção científica, um contrassenso que viola o conhecimento de que dispomos. Mas, em Ciência, a verdade é sempre a última verdade, o seu mote é a dinâmica e a constante inovação.

Eficiência
Embora seja a grande fonte primária da energia que usamos em todo o planeta Terra (não esqueçamos que petróleo, gás ou carvão um dia foram biomassa), a fotossíntese e, conseqüentemente, a tecnologia atual de produção de  biocombustíveis, têm uma eficiência muito baixa para converter a radiação solar em compostos de  hidrocarbonos, para uso energético. Portanto, é muito natural que cientistas sejam excitados para, alternativamente, melhorar a taxa de eficiência da fotossíntese ou buscar formas alternativas, mais eficientes, de armazenar a energia da radiação solar em substâncias combustíveis.

A bem da verdade, já existem processos para obter gás de síntese (CO e H2) e processos para promover a reação do CO com o H2,(como Fischer –Tropsch),  gerando combustíveis sintéticos (Synfuel), a exemplo do metanol, porém com eficiência energética baixa, razão pela qual seu uso não se vulgarizou.

Mais recentemente, os laboratórios da Sandia, uma instituição de pesquisa do Departamento de Energia do governo dos EUA (atualmente administrados pela Lockheed Martin), desenvolveram um processo em que a abordagem consiste em aplicar a energia radiante do sol em ciclos termoquímicos de óxido de metal, que desdobram CO2 e H2O em CO, H2, os blocos de construção universal de combustíveis sintéticos, além do O2. A equipe que pesquisa a nova tecnologia é liderada pela Dra. Nancy Jackson.


A inovação
Conceitualmente, os ciclos termoquímicos são processos térmicos que geram reações químicas endotérmicas como, por exemplo, a separação da água em hidrogênio e oxigênio. A radiação solar altamente concentrada fornece energia para as temperaturas ultra-altas (> 1400° C) necessárias para as reações iniciais. Como a quebra da molécula de gás carbônico é uma reação fortemente endotérmica, a chave do sucesso passa por fontes de energia de baixíssimo custo.

O programa de pesquisa, denominado “Sunshine to Petrol” (do sol para o petróleo, abreviadamente S2P) já produziu avanços encorajadores, como a construção de um eficiente reator movido a energia solar, que apoiará a equipe nos próximos passos. Embora o conceito tenha sido provado em laboratório, ainda persistem desafios tecnológicos, pois ciclos termoquímicos contínuos em metal óxidos exigem novos materiais e processos inovativos, ainda não totalmente dominados para uso da tecnologia em larga escala.

A operação deste protótipo demonstrou que a química que suporta o processo é sólida e pode ser reproduzida inúmeras vezes, sem perda de eficiência entre as bateladas. A equipe busca agora a automação do processo, para que o fornecimento de gás carbônico e água seja contínuo, bem como a obtenção dos produtos da reação.

O nome com o qual o reator foi batizado é “Counter Rotating Ring Receiver Reactor Recuperator”, mas na prática é chamado de CR5, formado a partir das suas letras iniciais.  Neste reator ocorrerão as reações para quebra das ligações entre carbono e oxigênio (do gás carbônico) para formar monóxido de carbono e oxigênio, o que vem sendo denominado de reação de reenergização do gás carbônico. Pelo mesmo processo é possível efetuar a quebra da água em seus componentes básicos 2H2 e O2. Obtidos os blocos básicos, é possível produzir etanol, metanol, gasolina, querosene, ou qualquer outro combustível líquido – sem o recurso ao petróleo!

Impactos práticos
O aspecto prático mais importante é a possibilidade de promover uma sinergia, tanto com combustíveis fósseis quanto na produção de biocombustíveis. Um exemplo claro é o aproveitamento da água presente na vinhaça e do gás carbônico expelido na fermentação, como insumos do reator. Assim, uma usina de cana poderia adicionar à sua produção de bioenergia atual (bioetanol e bioeletricidade) outros biocombustíveis, como biogasolina, bioquerosene, biodiesel ou outras substâncias químicas apropriadas para operar em motores de ciclo diesel. Lembrando que a energia, o grande custo nos processos de obtenção de combustíveis sintéticos, será praticamente gratuita, uma vez que o equipamento de concentração de radiação solar é de custo relativamente baixo e amortizado no longo prazo, com baixos custos de manutenção.

O mesmo raciocínio se aplica a termoelétricas a biomassa em que, além da bioeletricidade, seria possível produzir biocombustíveis sintéticos, a partir do gás carbônico capturado da combustão da biomassa. Mas o universo não se restringe à indústria de energia, pois o gás carbônico produzido em cervejarias ou vinícolas também poderia ser transformado em combustível.

O combustível fóssil (gasolina ou diesel) queimado em transportes, dificilmente poderia ser reconvertido a combustível sintético, pelas dificuldades naturais de captura, estocagem e portabilidade. Entretanto, em instalações industriais ou comerciais de porte, onde combustíveis fósseis são utilizados em grande escala, e sempre no mesmo local, a captura é técnica e economicamente viável. Se a oferta de água, a baixo custo, também for possível, estão presentes as condições para regeneração do combustível.  Um exemplo típico são as termoelétricas movidas a derivados de petróleo ou carvão. Embora o combustível original seja mantido, haveria o aproveitamento do gás carbônico resultante da queima e, novamente, posta a disponibilidade sustentável de água, seria possível produzir combustíveis líquidos sintéticos.

Esta nova linha de pesquisa, redundando em uma tecnologia comercial viável e competitiva, pode causar uma revolução em uma macro tendência que estava se fixando, que é a substituição dos combustíveis líquidos por eletricidade, nos meios de transporte, à exemplo dos carros elétricos. A competição agora passa a ser em relação à qual linha de inovação tecnológica se estabelecerá como definitiva - se baterias de baixo custo, baixo peso e alta eficiência ou combustíveis sintéticos. A vantagem adicional para os combustíveis sintéticos é o aproveitamento da infraestrutura de distribuição de combustível e a tecnologia dos motores de combustão interna. A vantagem da eletrificação reside na expectativa de maior eficiência dos motores elétricos. Ou, eventualmente, ambas se estabelecerão concorrencialmente. Independente do que vier a acontecer, as duas soluções apontam para o crescimento da oferta de energia renovável, em qualquer cenário tecnológico futuro.

Décio Luiz Gazzoni  é Engenheiro Agrônomo, pesquisador da Embrapa Soja e assessor da SAE/Presidência da República.