Tecnologias usadas no transporte de carbono zero
Por Carla Legner
Edição Nº 127 - Março/Abril 2024 - Ano 22
Os gases de efeito estufa (GEE) são moléculas que se acumulam na atmosfera e levam ao aquecimento global. O aumento de temperatura causado por esses gases tem vários implicações, que incluem o derretimento do gelo, especialmente nos polos
Os gases de efeito estufa (GEE) são moléculas que se acumulam na atmosfera e levam ao aquecimento global. O aumento de temperatura causado por esses gases tem vários implicações, que incluem o derretimento do gelo, especialmente nos polos, o que leva à perda de habitat, níveis mais altos do mar e menos água doce.
Outras consequências podem incluir eventos climáticos mais extremos, danos aos ecossistemas e vida selvagem, perda de biodiversidade e degradação do solo. A atividade humana e os fenômenos naturais também dão origem à poluição do ar que afeta diretamente a qualidade e pode ser prejudicial.
Desta forma, é muito importante monitorar e reduzir as emissões dos GEE ao máximo possível, pois elas têm efeitos nocivos sobre a saúde, a água, o solo, a vegetação, aos animais e aos humanos.
E nesse contexto é que vem a ideia de Carbono zero, que se refere a um processo que não tem emissão de GEE, ou seja, nenhum carbono é emitido como resultado de uma atividade específica, portanto, não é necessário remover o carbono para compensar a emissão inicial. Como exemplo temos as células de combustível movidas a hidrogênio verde produzindo eletricidade sem produção de carbono ou uma transportadora que transforma a sua frota em 100% elétrica, está rodando com emissões zeradas.
Apenas para contextualização e conhecimento dos termos, podemos mencionar outros conceitos. O primeiro deles é Neutralização de carbono, que significa que o carbono emitido por certa atividade é compensado por outro meio, como remoção de carbono, compra de créditos de carbono, plantio de árvores, entre outros.
Resumindo, a ideia nesse caso é de equilibrar as emissões de gases de efeito estufa liberadas na atmosfera com a remoção ou compensação dessas emissões, de modo a não contribuir para com seu aumento. Geralmente esta compensação é feita através de créditos de carbono. Por exemplo, a instalação que utiliza motores a diesel com baixa emissão pode implementar tecnologias de remoção de carbono para compensar suas emissões.
Depois temos o Carbono negativo onde mais carbono é removido da atmosfera do que é emitido pela atividade ou equipamento. Pegada de carbono é a quantidade total de gases de efeito estufa produzidos por um indivíduo ou organização durante um determinado período. É uma medida importante para determinar o impacto de certas atividades e encontrar maneiras de reduzir o efeito sobre a saúde humana e o meio ambiente.
Por fim, Emissões líquidas-zero refere-se a um equilíbrio no qual a quantidade de gases de efeito estufa liberados na atmosfera é igual à quantidade removida. Haverá sempre algum nível de emissões de GEE como parte de atividades críticas, de modo que essas emissões devem ser compensadas.?
Principais abordagens
Renan Rodrigues Vargas, representante da Planton explica que, de maneira geral, quando falamos de carbono zero existem duas abordagens principais: a redução direta das emissões, por meio da eficiência energética e uso de energias renováveis, e a compensação, que envolve projetos de crédito de carbono, como reflorestamento e captura e armazenamento de carbono.
Ademais, há diversas ações para alcançar esses objetivos, entre elas podemos destacar o Investimento em fontes de energia renovável; Melhoria da eficiência energética em processos industriais; Promoção de práticas agrícolas sustentáveis; Incentivo ao reflorestamento e conservação de áreas verdes; e o Desenvolvimento e implementação de tecnologias de captura e armazenamento de carbono.
A redução pode ser feita em um nível pessoal ao conscientizar a população sobre o assunto, em nível corporativo por meio da estratégia e em um nível governamental por meio da política. Para as empresas, isso pode ser alcançado ao implementar padrões de construção eficientes em termos de energia, reduzir o desperdício e usar fontes de energia renováveis.
Além disso, os governos podem implementar políticas para induzir as empresas a reduzirem a pegada de carbono. Eles podem introduzir impostos ou fornecer incentivos para soluções de energia renovável e baixas emissões. Vale ressaltar que ao contabilizar as emissões de carbono, é importante fazê-lo por meio de uma análise, considerando seu consumo total durante todo o ciclo de vida de uma fonte de energia.
A Cummins, por exemplo, tem uma estratégia de negócios de longo alcance com foco ambiental para lidar com as mudanças climáticas, uso de recursos naturais e melhorar as comunidades. Seu objetivo de sustentabilidade ambiental tem metas quantificáveis programadas para 2030, bem como aspiracionais para 2050.
“A nossa estratégia de ir mais longe e mais rápido para reduzir os impactos de gases de efeito estufa e atingir emissões zero até 2050, atendendo todas as partes interessadas de forma sustentável, é chamada Destino ao Zero” – destaca Rafael Torres, líder de engenharia da Cummins Latam.
Além disso, a empresa acredita que o caminho da descarbonização passa necessariamente pela diversificação. Não existirá uma solução única para um caminho zero emissão e zero carbono. Essa jornada não dependerá apenas de uma matriz energética e, por isso, ja´ está trabalhando em um conjunto de soluções que se diferenciam em aplicação, disponibilidade da energia.
Essas alternativas podem ser do tipo elétrica, por meio do hidrogênio e/ou através soluções com biocombustíveis, que vão do etanol, gás natural biodiesel e até o hidrogênio na combustão. Lembrando que todas essas tecnologias estarão disponíveis na região onde essa aplicação faça sentido.
Vale lembrar que no passado a empresa já lançou uma nova marca para sua unidade de negócios New Power, a Accelera by Cummins, que fornece um portfólio diversificado de soluções de emissão zero para muitas das indústrias. Ajudando os clientes a acelerarem sua transição para um futuro sustentável e e´ um passo significativo nos esforços para alcançar sua estratégia Destino ao Zero.
Nos últimos anos, foi investido mais de US$ 1,5 bilhão em pesquisa e tecnologia, capital e aquisições para construir a liderança e as capacidades tecnológicas da Accelera. Hoje, o projeto é líder global em tecnologias de emissão zero e está desenvolvendo uma gama de soluções, incluindo células de combustível de hidrogênio, baterias, eixos elétricos, sistemas de tração e eletrolisadores, para alimentar de forma sustentável uma variedade de indústrias, desde o transporte comercial até a produção química.
“Independentemente do processo, o fato é que, o conceito de Carbono Zero é fundamental para mitigar as mudanças climáticas, preservar ecossistemas e garantir um futuro sustentável. Reduzir as emissões de carbono é crucial para evitar impactos severos no clima global, na biodiversidade e na qualidade de vida das gerações futuras” – enfatiza Vargas.
Tecnologias e soluções para transporte
A redução das emissões dos transportes pode ser feita por meio do desenvolvimento e da adoção de motores a diesel mais eficientes, eletrificação e uso de outros combustíveis de baixo carbono. Veículos elétricos, biocombustíveis, hidrogênio verde e transporte público eficiente desempenham um papel crucial.
Os elétricos, por exemplo, utilizam baterias recarregáveis e não emitem gases poluentes durante o uso, contribuindo para a redução das emissões de carbono no setor de transporte. São alimentados por eletricidade, geralmente proveniente de fontes renováveis.
Os Biocombustíveis, por sua vez, são produzidos a partir de biomassa, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis. O Hidrogênio verde é produzido por eletrólise, utilizando eletricidade renovável para separar a água em hidrogênio e oxigênio.
Na Cummins, o caminho para emissões zero percorre por duas avenidas. A empresa desenvolve motores de combustão interna avançados que estão prontos para implantação imediata. Esses motores usam uma variedade de combustíveis que vão desde diesel avançado e diesel renovável até gás natural renovável, etanol, propano e o hidrogênio. Ao mesmo tempo, a Accelera está liderando o caminho em soluções pioneiras de emissões zero, como baterias elétricas e powertrains de células a combustível de hidrogênio.
Torres explica que pensando no avanço dos motores a combustão interna, um exemplo já implementado no Brasil é a nova plataforma de motores EURO VI, desenvolvida para o atendimento às normas do Conama P8. A mesma conta com os sistemas para redução de emissões de escape Single e U Module, este desenvolvido para caminhões de alta potência (acima de 8.9 litros).
Outra linha de destaque é a de motores a gás (GNV). O gás natural consiste principalmente de metano, contendo um único átomo de carbono. Seu uso proporciona um menor teor de carbono para a energia do que outros combustíveis fósseis.
Poços de petróleo quase sempre produzem gás natural, além de óleo. Quando um local de extração não tem infraestrutura para coletar e transportar o gás natural disponível, o gás natural indesejado é queimado. Em vez disso, usar esse excesso de gás natural é uma alternativa ao diesel que economiza dinheiro, reduz as emissões e ajuda a garantir o suprimento de combustível.
A gama de motores Euro VI a gás disponível no Brasil, está pronta para operar com GNV e biometano. “Os motores a gás da Cummins proporcionam redução de cerca de 80% na emissão de partículas, 90% de óxidos de nitrogênio (NOx) e 70% de emissão dos gases de efeito estufa comparado aos modelos a Diesel Euro V” – afirma Torres.
Vale destacar que quando usado em um motor, o gás natural tem características de desempenho semelhantes em comparação com o diesel, mas é mais silencioso e muito mais limpo. Seus sistemas simplificados de pós-tratamento resultam em níveis quase zero de NOx. O gás natural, no entanto, continua sendo um combustível fóssil e seu uso sempre resulta em emissões CO2. É aqui que os benefícios adicionais do gás natural renovável, ou RNG, ou também conhecido como biometano ou biogás se destacam.
O teor de carbono do RNG, em contrapartida, é não fóssil e sim neutro em carbono. Ao contabilizar o processo de produção “do poço a roda” nas emissões de carbono, o uso do RNG permanece extremamente baixo-carbono. Trata-se de um combustível de origem vegetal, produzido por meio de um processo no qual as bactérias quebram a matéria orgânica e o refino adicional remove contaminantes como CO2 e nitrogênio.
O óleo vegetal hidrotratado (HVO) é um tipo de combustível fabricado sem o uso de quaisquer recurso fóssil, obtido pelo processamento de lipídios como óleo vegetal, sebo ou óleo de cozinha usado. O combustível é derivado das mesmas matérias-primas usadas para a produção de biodiesel. O HVO é também chamado de diesel renovável ou diesel verde.
A Cummins já anunciou a aprovação de toda a sua linha de motores a diesel de alta potência para uso do diesel renovável, incluindo HVO. “A utilização de motores diesel renováveis como HVO reduz a emissão líquida de gás de efeito estufa (GEE) em até 90% em comparação com o diesel convencional, dependendo da via de combustível e da matéria-prima exata” – afirma Torres.
Ele destaca ainda mais algumas tecnologias. A primeira delas tem como proposta atingir zero emissão e inclui tecnologias de células de hidrogênio. Neste processo, as células de combustível geram energia elétrica usando o hidrogênio como combustível, carregando as baterias do veículo que, por sua vez, alimentam o motor de tração elétrico.
Depois temos a Plataforma Agnóstica de Combustível para a transição energética. Em fase de desenvolvimento, prevê a fabricação do motor 6.7 para Diesel, gás, hidrogênio, propano e gasolina / etanol e os motores de 10 e 15 litros projetados para Diesel, gás e hidrogênio. A inovação vai protagonizar de forma inteligente, pois foi desenvolvida para substituir um motor Diesel, mantendo o mesmo powertrain, utilizando ainda tecnologias com a qual OEMs, gerentes de frota e operadores estão familiarizados.
Nesse sentido, o motor agnóstico X15H vem para oferecer potencial de levar energia de hidrogênio de carbono zero para caminhões de longa distância de ate´ 44t, com potência máxima de 530 hp (395 kW) e pico de torque de 2.600 Nm. O conceito do motor Cummins X15H de combustão interna a hidrogênio deve chegar no mercado global em 2026.
“Estimamos que um caminhão pesado, com um sistema de armazenamento de combustível de hidrogênio de alta capacidade e alimentado pelo X15H, ofereça um alcance operacional potencial de mais de 1 mil km. A nova geração do X15H é derivada da plataforma agnóstica de combustível, que oferece benefício de uma arquitetura de base comum e capacidade de combustível de baixo a zero carbono” – afirma Torres.
Por fim temos os Eletrolisadores, que são equipamentos que produzem hidrogênio verde usando eletricidade de fontes renováveis como hidrelétricas, eólica e solar e água. Essa energia alimenta os eletrolisadores da Cummins para produção de hidrogênio. Como as fontes primárias são renováveis, tem-se um combustível livre de emissões de poluentes e que pode ser usado por veículos, além de ter aplicações industriais e químicas.
Mas é importante destacar que, além das ações mencionadas, novas tecnologias, estudos etc, é essencial promover a conscientização pública a sociedade na transição para uma economia de baixo carbono. “A inovação tecnológica e o apoio a políticas sustentáveis são peças-chave nesse processo” – complementa Vargas.
Contato das empresas
Cummins: www.cummins.com
Planton: www.planton.eco.br