Uma iniciativa para descabonização industrial
A combinação entre o crescente aumento da demanda por eletricidade com a necessidade de reduzir as emissões de carbono na atmosfera, desafia o mundo a pesquisar e implementar soluções de energia cada vez mais limpa. A substituição da fonte energética atual por fontes mais limpas, o que chamamos de transição energética, proporciona a redução de emissões e demanda um consumo mais consciente com a mesma eficiência. Assim, a pauta da descarbonização se tornou essencial para o desenvolvimento sustentável de muitos setores no cenário social e econômico.
As mudanças climáticas estão na ordem do dia e eventos nacionais e internacionais vêm acelerando essas discussões de forma intensa. Por isso, a palavra descarbonização está em evidência em vários setores, como na indústria, transporte e na geração de energia.
Nos grandes centros urbanos, a descarbonização é um desafio para indústrias e o transporte. Estes setores da economia consomem energia de fontes fósseis e emite dióxido de carbono, fuligem, NOx e SOx para atmosfera.
Com foco em auxiliar na descarbonização da matriz energética brasileira, esta iniciativa considera uma opção viável, capturar o CO2, convertê-lo em combustível ecológico e agregá-lo a matriz energética.
Deste modo, esta iniciativa propõe capturar os GEE emitidos pelas chaminés dos alto fornos e aciarias e converte-los em produtos uteis para uso ou comercialização.
A iniciativa pode ser divida em três grupos:
I. Produção de energia elétrica;
II. Produção do H2V;
III. Produção de combustível ecológico.
Avaliação de um projeto para produção de combustível ecológico, a partir de fontes renováveis de energia e a captura de CO2.
I. Produção de energia elétrica
A energia solar é uma fonte inesgotável que pode ser aproveitada na forma de calor ou na forma de luz. Nesta forma, a eletricidade pode ser gerada diretamente nos painéis fotovoltaicos. Nestes painéis fotovoltaicos, a radiação solar (luz) interage com um material semicondutor (geralmente, o silício), gerando eletricidade diretamente. Os sistemas fotovoltaicos não geram eletricidade à noite. As áreas no Brasil com maior incidência de radiação solar estão localizadas na região Nordeste do Brasil. As usinas solares fotovoltaicas são formadas por um conjunto de painéis e precisam ser instaladas em áreas sem cobertura vegetal, portanto as áreas já desmatadas podem ser escolhidas, diminuindo a degradação do meio ambiente. Painéis (ou placas) solares também podem ser instalados em telhados ou cobertura em geral.
II. Produção do H2V
Um sistema de energia novo, limpo, sustentável, baseado em recursos renováveis, são as principais características da tecnologia de produção de hidrogênio verde (H2V).
O hidrogênio é o elemento químico mais simples e leve da tabela periódica. Sua densidade como gás (0,0899 kg/Nm3) é 15 vezes mais leve que o ar. O hidrogênio é um combustível com uma ampla faixa de inflamabilidade tanto no ar, de 4 a 75 vol.%, quanto no oxigênio, de 4 a 95 vol.%. É também o combustível com o maior conteúdo energético por unidade de massa, tendo o maior valor calorífico (HHV) 3,54 kWh/Nm3 (39,42 kWh/kg), ou seja, 2,5 vezes mais energético que o metano e 3 vezes mais que a gasolina.
Embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, ele não pode ser encontrado em seu estado puro na natureza. Na verdade, até 96% do hidrogênio é produzido a partir de combustíveis fósseis e os outros 4% a partir da água. Os principais métodos para produzir hidrogênio são através de combustíveis fósseis, utilizando-se a reforma a vapor e a oxidação parcial de hidrocarbonetos.
O principal método de produção de hidrogênio verde (H2V) é a eletrólise, embora decomposições térmicas e fotocatalíticas também sejam opções. A eletrólise da água tem o potencial de desempenhar um papel fundamental em um modelo de energia futuro baseado em dois transportadores de energia: eletricidade e hidrogênio. Isso ocorre porque as fontes de energia renováveis, principalmente hidrelétrica, eólica e fotovoltaica, podem ser facilmente acopladas aos processos de eletrólise da água, produzindo hidrogênio limpo e sustentável. Atualmente, eletrolisadores de membrana de eletrólito alcalino e polimérico (PEM) estão disponíveis comercialmente.
III. Produção de combustível ecológico
A necessidade da preservação ambiental é um fator de preocupação na mente da humanidade. Desde os anos 90, observa-se a crescente evolução do processo da síntese de Fischer-Tropsch, como uma forma de se produzir combustíveis menos poluentes.
Dessa forma, o cenário atual mostra o desenvolvimento de projetos para a construção de plantas GTL e uma busca por aperfeiçoamento de uma tecnologia já existente e bem estabelecida, assim como a descoberta de novas tecnologias que visem otimizar as etapas. O desenvolvimento de equipamentos mais modernos e menores, recuperação de energia e desenvolvimento dos catalisadores têm sido o foco principal da busca das empresas. A configuração do processo de uma planta de Gas-To-Liquid (GTL) varia em função dos propósitos da planta. A tecnologia GTL envolve três etapas básicas: produção de gás de síntese - syngas (CO + H2) a partir de uma fonte de carbono, em reações denominadas por reformas; transformação do gás de síntese em hidrocarbonetos a partir do processo Fischer-Tropsch, com o objetivo de formar hidrocarbonetos de maior massa molar por meio de reações exotérmicas; etapa de upgrading, no qual são obtidos os produtos finais, podendo se valer dos processos tradicionais de refino como hidrotratamento, isomerização, dentre outros. Nessa etapa, o objetivo se concentra em decompor hidrocarbonetos de altas massas molares em moléculas menores, na faixa desejada: nafta, óleo diesel, parafinas, dentre outros.(Química Nova, Vol. 34, Nº. 10, 1704-1716, 2011)
Conclui-se:
Com o aumento das restrições ambientais, um projeto que engloba a geração de eletricidade, através de fontes renováveis, produção de hidrogênio puro através da eletrólise da água e a produção de combustíveis líquidos limpos com captura e sequestro de carbono (CO2) emitidos pelas chaminés dos alto fornos e aciarias, tornar-se-á uma iniciativa adequada para reduzir a emissão dos gases de efeito estufa e gerar energia de baixo potencial de poluição, além de ser renovável.
Comments