Beethoven Narváez-Romo a,b, Andrea C. Gutierrez-Gomez a, Danilo Perecin a, Karen L. Mascarenhas b, Thiago Lopes b, Julio R. Meneghini b, Suani T. Coelho a,b
A biomassa no Brasil e sua importância na descarbonização
O Programa Nacional do Álcool (Proálcool) foi criado como resposta ao contexto econômico das crises do petróleo na década de 1970. O Proálcool estimulou a produção de etanol no Brasil através de medidas como a limitação do teor de etanol anidro na gasolina (máximo de 25%) e a condição de que o preço do etanol hidratado fosse inferior ao da gasolina. Mais adiante, com a Segunda Crise do Petróleo em 1979, houve também incentivos para a venda de veículos exclusivamente movidos a álcool (E100), resultando em um aumento significativo na produção de etanol.
No entanto, durante a década seguinte, fatores como a queda nos preços do petróleo, recuperação dos preços do açúcar e redução de incentivos governamentais levaram à crise do álcool em 1986. Em 1989, descontinuidades no abastecimento e a falta de interesse da indústria automobilística contribuíram para a queda nas vendas de carros E100. O ponto de virada ocorreu em 2003, com o lançamento de veículos flexíveis (flex), revitalizando o consumo de etanol, principalmente o hidratado. Atualmente, o etanol anidro é utilizado como aditivo na gasolina (E20 a E27), enquanto o etanol hidratado abastece veículos flex, capazes de funcionar com diferentes proporções de gasolina e etanol.
Dessa forma, a produção de etanol no Brasil cresceu de 0,6 milhões de m3 no ano de 1975 a mais de 35,4 milhões de m3 em 2023; é importante notar que, hoje, apenas 1,2% do território brasileiro é utilizado para o cultivo de cana-de-açúcar, sendo que 0,9% destinam-se à produção de etanol. Recentemente, no contexto da transição energética, entre as diversas alternativas de matéria-prima renovável para a produção de hidrogênio (H2), o etanol é considerado atraente, já que é produzido a partir de fontes de biomassa. A biomassa pode ser neutra em carbono devido ao seu ciclo natural. O CO2 liberado no processo de produção de H2 derivado de biomassa é sequestrado durante a fotossíntese para o crescimento das plantas, com exceção do carbono de origem fóssil usado na colheita, fertilizantes, entre outros.
Do etanol ao hidrogênio – Rota estratégica para o Brasil
Atualmente, o foco na redução das emissões de carbono promove o desenvolvimento de diversas soluções de transição energética no setor de transporte. Essas soluções abrangem desde implementação de veículos elétricos a bateria até o uso de tecnologias baseadas no H2. A rota do H2 apresenta desafios, como a busca de fontes renováveis para a sua produção, por exemplo, a demanda de energia elétrica para o processo de eletrólises da água. Entende-se que essa rota de conversão de energia requer um consumo elétrico de aproximadamente 53kWh por kg de H2 produzido na pressão de armazenamento de 450bar, além de um consumo aproximado de 10 litros de água.
Enquanto na maioria de projetos se propõe a produção de H2 baseada na eletrólise da água, o projeto de pesquisa desenvolvido em parceria com a Shell Brasil, Hythron, Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil (Senai Cetiqt) e Raízen na Universidade de São Paulo (USP), através do Research Centre for Greenhouse Gas Innovation (RCGI), pretende usar a rota de conversão de energia através da reforma do etanol. A planta-piloto em construção visa converter o biocombustível em H2, que abastecerá um carro de passeio e três ônibus com tecnologia de célula a combustível a H2 do tipo Proton-Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Os veículos carregarão 30kg de carga de H2 em tanques a 350bar de pressão, cujo abastecimento será realizado por um dispenser de H2 sob uma pressão de até 450bar. Dessa forma, o ônibus poderia alcançar uma autonomia de 240km.
Infográfico apresenta rota do H2 no projeto desenvolvido na USP. Imagem: Divulgação USP
Tomando como referência a frota da USP, no caso hipotético da implementação de uma frota com a tecnologia de células a combustível que opera com H2, as emissões de CO2eq poderiam alcançar uma redução de aproximadamente 77%, quando comparada com a operação por meio da combustão interna. No entanto, as emissões devem ser avaliadas caso a caso, e os resultados dependem não só do desempenho de cada ônibus, mas também de outros fatores, como é a matriz elétrica do País, já que as rotas de produção de hidrogênio podem demandar baixos consumos de energia elétrica, como é o caso da reforma do etanol, ou somente da energia elétrica, como é o caso da produção do hidrogênio verde.
Como pode ser observado, a transição energética não só requer investimentos em pesquisas desenvolvidas dentro do campus universitário para resolver desafios técnicos, como é o caso da descarbonização do setor de transporte, mas também exige parcerias com o setor privado para trabalhar em conjunto no desenvolvimento de pesquisas disruptivas e aplicação prática, fornecendo soluções para a sociedade.
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Agradecemos o apoio do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI, 23.1.8493.1.9), sediado na USP e patrocinado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp, 2020/15230-5) e Shell Brasil, assim como a importância estratégica do apoio da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), por meio da regulamentação da taxa de P&DI. O primeiro autor agradece também ao Programa SGA-USPSusten
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Beethoven Narváez-Romo a,b, Andrea C. Gutierrez-Gomez a, Danilo Perecin a, Karen L. Mascarenhas b, Thiago Lopes b, Julio R. Meneghini b, Suani T. Coelho a,b
a Grupo de Bioenergia (GBio), Instituto de Energia e Ambiente (IEE) da USP; b Research Centre for Greenhouse Gas Innovation (RCGI), Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Imagem no destaque: Freepik (H2 e cana), USP (Bus)
