Pesquisadores querem produzir combustíveis de aviões sustentáveis por meio da agricultura

POR TEREZA PULTAROVA

O Professor David Chiaramonti está olhando para o chão para ajudar a resolver um problema lá no céu: as emissões de dióxido de carbono (CO₂) e outros poluentes dos aviões.

Especialista em sistemas e geração de energia na Universidade Politécnica de Turim, na Itália, Chiaramonti quer aproveitar terras não utilizadas, de baixa qualidade e degradadas para produzir combustíveis limpos para jatos.

Hefa: um combustível sustentável de aviação

Os combustíveis seriam provenientes de plantas oleaginosas, como a Camelina sativa – nativa da Europa e Ásia Central – e substituiriam o querosene, um combustível fóssil que tradicionalmente alimenta aeronaves. O querosene agrava as mudanças climáticas ao liberar CO₂ e óxidos de nitrogênio na atmosfera.

Chiaramonti liderou um projeto de pesquisa que recebeu financiamento da União Europeia (UE) para aumentar o fornecimento do único tipo de combustível de aviação sustentável atualmente disponível: ésteres e ácidos graxos hidroprocessados, conhecidos coletivamente como Hefa (pela sigla em inglês). Chamado Bio4A, o projeto foi concluído em meados de 2023 após cinco anos.

O Hefa é um biocombustível feito principalmente de óleo de cozinha usado e gordura animal residual na produção de carne – fontes que, no máximo, podem atender a 2% das necessidades de combustível da aviação. Chiaramonti acredita que a camelina, também conhecida como linho falso e que cresce em países como Itália e Espanha, pode ajudar a superar esse gargalo sem afetar as colheitas destinadas à alimentação.

“Focamos em solos muito pobres – em terras que são muito secas, áridas e perdidas para a produção de alimentos, mas que poderiam ser recuperadas”, disse ele.

Como resultado, a camelina oferece a perspectiva de aumentar as quantidades totais de Hefa e de enfrentar a degradação do solo, que aflige muitos países, especialmente na região do Mediterrâneo, devido as mudanças climáticas e da agricultura intensiva.

“O maior problema nos combustíveis de aviação sustentáveis hoje é obter lipídios sustentáveis”, disse Chiaramonti, que também é presidente de uma organização italiana de pesquisa em energia renovável chamada Re-Cord. “Investigamos como produzir lipídios sustentáveis em terras marginais e degradadas.”

As emissões dos aviões cresceram nas últimas décadas

As emissões de CO₂ da indústria global da aviação aumentaram mais rapidamente nas últimas décadas do que as dos setores rodoviário, ferroviário e marítimo. A aviação agora responde por 2% a 3% das emissões globais de dióxido carbônico.

Além disso, ao contrário do transporte rodoviário e ferroviário, a eletricidade ainda não surgiu como uma opção para a aviação em geral porque as tecnologias de bateria atualmente só podem alimentar aeronaves leves, como drones.

Isso intensifica o foco nos combustíveis de aviação sustentáveis, também conhecidos como SAF.

Em outubro de 2023, os governos nacionais da UE aprovaram uma legislação que exigirá que os fornecedores de combustíveis de aviação na Europa garantam uma participação de mercado de SAF de pelo menos 2% em 2025, 6% em 2030 e 70% em 2050.

A lei faz parte de um grande pacote de legislação europeia que sustenta o objetivo da UE de reduzir as emissões de gases de efeito estufa em 55% até 2030 em comparação com os níveis de 1990. A meta de redução de 55% é mais ambiciosa do que um plano anterior para reduzir as emissões em 40% durante esse período.

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O Hefa pode ser produzido a partir do óleo de cozinha usado

O Hefa possui uma estrutura química similar aos combustíveis fósseis, facilitando a tarefa de adaptá-lo para motores a jato.

Mesmo enquanto testavam terras não utilizadas para produzir Hefa a partir da camelina, os pesquisadores do Bio4A avançaram com métodos de produção tradicionais.

O projeto utilizou uma refinaria que produz Hefa a partir de óleo de cozinha usado e gordura animal residual da produção de carne em escala industrial completa.

Esse foco explica a participação no projeto de duas grandes empresas de petróleo europeias: a Total, na França, e a Eni, com sede na Itália.

“Produzimos mil toneladas de Hefa a partir de óleo residual, que até agora foi o maior volume já produzido industrialmente na Europa no âmbito do programa de pesquisa da UE”, disse Chiaramonti.

Uma parceria entre agricultores e pesquisadores

De volta às terras não utilizadas, a equipe estava ansiosa para mostrar que a produção de Hefa a partir de plantas como a camelina pode ser feita enquanto se apoia o cultivo de colheitas para alimentação e ração.

A ideia gira em torno do uso do composto, bem como do biochar, que é feito de biomassa vegetal e animal, que melhora a qualidade do solo e contribui para a neutralidade ou até negatividade de carbono.

Os pesquisadores acreditam que o cultivo de culturas energéticas poderia ajudar os agricultores a melhorar a qualidade do solo de baixa qualidade para que biocombustíveis e produção de alimentos possam coexistir em vez de competir.

Os mercados de energia poderiam pagar aos agricultores para restaurar a qualidade do solo com composto e biochar, de acordo com Chiaramonti.

“Em um ano o solo pode fornecer culturas energéticas como a camelina e, no próximo, pode cultivar cevada, por exemplo”, disse ele.

Os resíduos vegetais seriam compostados e/ou transformados em biochar por meio do aquecimento em altas temperaturas, e devolvidos ao solo. Isso não só melhoraria a saúde do solo, mas também prenderia carbono, diminuindo ainda mais a pegada ambiental do combustível de aviação resultante.

“Demonstramos que os biocombustíveis podem ser carbono negativos”, disse Chiaramonti. “Isso é um resultado inovador.”

Os pesquisadores testaram sua abordagem em áreas de terra degradada perto da capital espanhola, Madrid, e na região italiana da Toscana.

Eles experimentaram diferentes métodos de recuperação do solo e alternaram o cultivo de cevada e camelina, que tolera melhor a seca do que outras culturas energéticas e já foi usada para produzir combustível de aviação à base de Hefa.

• Leia também: Pesquisadores estudam formas de reduzir o ruído de aviões

Passos paralelos e desafios

Embora as terras degradadas possam aumentar o fornecimento de Hefa, muitos pesquisadores pensam que os combustíveis de aviação sustentáveis terão, de qualquer forma, que ser feitos também a partir de recursos mais abundantes, como resíduos de biomassa que não são ricos em óleos.

Isso é muito mais complicado do que produzir Hefa a partir de biomassa oleosa e é um desafio sendo enfrentado por outro projeto de pesquisa financiado pela UE.

Chamado Higfly, o projeto tem duração de quatro anos até o final de 2024 e é coordenado pela Universidade de Tecnologia de Eindhoven, nos Países Baixos.

Os pesquisadores estão examinando resíduos agrícolas, resíduos da indústria alimentícia e certos tipos de algas – qualquer coisa que tenha açúcares, mas que não seja comestível, de acordo com Fernanda Neira D’Angelo, investigadora principal do Higfly, especialista em engenharia química na universidade holandesa.

Esse tipo de material é chamado de biomassa lignocelulósica.

Transformar matéria à base de açúcar em óleo rico em energia que poderia permitir que os aviões decolem envolve várias etapas, segundo D’Angelo. “O processo requer muito mais energia e etapas de processamento do que transformar biomassa oleosa em combustível de aviação Hefa”, disse ela.

Os pesquisadores estão buscando maximizar a eficiência em cada etapa para que a maior parte da biomassa e energia utilizada no processo permaneça no combustível resultante.

Eles processam a biomassa em moléculas orgânicas cíclicas chamadas furânicos e depois as fundem para produzir óleos que podem ser refinados ainda mais em combustíveis. A equipe tem como objetivo testar amostras iniciais de seu combustível de aviação à base de biomassa em laboratórios dentro de meses.

Embora os resultados do projeto sejam promissores, levará anos para que esse combustível à base de biomassa alimente os aviões, porque certificar novos combustíveis e trazer novas tecnologias para o mercado demanda tempo, de acordo com D’Angelo.

“Dependendo dos resultados que obtivermos neste projeto, podemos avaliar possíveis melhorias na composição do combustível e os passos necessários para a comercialização”, disse ela.

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Bom custo requer mudanças políticas e investimento em pesquisas

Além da busca por material suficiente para os combustíveis de aviação à base de plantas, desenvolvê-los enfrenta um obstáculo econômico significativo: o custo.

Os combustíveis de aviação à base de Hefa atualmente custam pelo menos o dobro dos equivalentes fósseis. E o preço dos combustíveis a partir de resíduos de biomassa será talvez três vezes mais alto.

Isso significa que tornar os combustíveis de aviação à base de plantas competitivos com o combustível fóssil exigirá mudanças de políticas e mais investimento em pesquisa e desenvolvimento, de acordo com D’Angelo. “Poderemos torná-lo competitivo se tivermos o investimento e a regulamentação apoiando”, disse ela.

Chiaramonti concorda, dizendo que o progresso resultará de uma série de medidas, incluindo incentivos regulatórios e melhorias na produção e no fornecimento de matéria-prima. “Não será uma solução proveniente apenas de uma única medida”, disse ele.

Esta notícia foi originalmente publicada na Horizon, a revista de pesquisa e inovação da União Europeia. Leia o original em inglês.