Pesquisadores divulgaram ferramenta para descarbonização dos combustíveis usados em carros
Este conteúdo foi originalmente publicado em Estudo encontra solução para ajudar transição energética automotiva no site CNN Brasil. Tecnologia, automotivo, Biocombustível, Energia renovável CNN Brasil
Em artigo recém-publicado no Journal of Energy Chemistry, pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (Cine) e colaboradores fazem uma revisão detalhada das vantagens e desafios de uma promissora tecnologia de células a combustível, a das MS-SOFCs (sigla em inglês para célula a combustível de óxidos sólidos suportada em metais).
De acordo com os autores, essa tecnologia, que tem despertado interesse no meio acadêmico e na indústria nas últimas duas décadas, poderia ajudar a acelerar a transição energética no setor automotivo, principalmente em países que contam com ampla produção e comercialização de biocombustíveis, como Brasil, Estados Unidos, Tailândia, Índia e algumas nações africanas.
“Nosso estudo destaca que as MS-SOFCs representam uma solução promissora para a descarbonização da mobilidade, podendo ser uma alternativa impactante para a eletrificação desse setor”, diz Gustavo Doubek, professor da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e membro do Cine — um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) apoiado por Fapesp e Shell.
“Elas combinam alta eficiência, durabilidade e flexibilidade de combustível, além de eliminarem as limitações atuais da eletrificação, criando um caminho sólido para a transição energética do setor automotivo, sem os altos custos do hidrogênio ou as limitações das baterias convencionais no tempo de recarga”, completa.
O artigo de revisão é fruto de uma colaboração entre pesquisadores da Unicamp, do Instituto Mackenzie de Pesquisas em Grafeno e Nanotecnologias (MackGraphe), da Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes) e da King Abdullah University of Science and Technology (Kaust, da Arábia Saudita). A equipe contou com apoio da Fapesp por meio de quatro projetos (22/02235-4, 17/11958-1, 17/11986-5 e 14/02163-7).
A pesquisa faz parte de um esforço maior conduzido no âmbito do Cine, alinhado na busca por tecnologias viáveis para a descarbonização do setor de transportes, que inclui trabalhos sobre novos materiais e arquiteturas para MS-SOFCs, além de pesquisas sobre reformadores e biocombustíveis.
“O diferencial do Cine não está apenas na pesquisa, mas também na busca pela conexão entre ciência e mercado”, explica Hudson Zanin, também professor da Unicamp, pesquisador do Cine e coautor do artigo. “O centro trabalha para levar essas inovações do laboratório para aplicações reais, garantindo que as MS-SOFCs sejam completamente desmistificadas e se tornem uma solução prática e acessível na transição energética”, completa.
Segundo os pesquisadores, a MS-SOFC apresenta uma série de vantagens quando comparada com outros sistemas de mobilidade. Com relação aos carros convencionais a etanol, aquele com MS-SOFC tem maior eficiência energética. Em outras palavras, a mesma quantidade de biocombustível rende mais quilômetros no veículo com célula a combustível do que no com motor de combustão. Além disso, carros elétricos são mais silenciosos, diminuindo a poluição sonora, e mais confortáveis para condutores e passageiros.
Com relação aos carros elétricos com bateria, o veículo com célula a combustível se destaca pela rapidez no abastecimento do tanque, comparado com a recarga da bateria. Outra vantagem é a de não sobrecarregar a rede elétrica.
Além disso, as MS-SOFCs são capazes de gerar eletricidade a partir de bioetanol, biogás, biometano, amônia verde e, até mesmo, combustíveis fósseis. Dessa forma, na comparação com o carro a hidrogênio, o veículo com MS-SOFC ganha no quesito praticidade, já que pode ser abastecido com combustíveis amplamente disponíveis e facilmente transportáveis, enquanto postos de hidrogênio ainda são muito escassos.
Finalmente, robustez e baixo custo da célula a combustível são o destaque quando a tecnologia se compara com outras SOFCs (células a combustível de óxido sólido) que utilizam apenas cerâmicas, em vez de metais, no suporte do dispositivo.
Etanol gera hidrogênio que gera eletricidade
Um carro com MS-SOFCs pode funcionar da seguinte forma: o tanque é abastecido com algum combustível renovável, como, por exemplo, o etanol produzido a partir da cana-de-açúcar; este passa pelo reformador, componente responsável por “extrair”, por meio de reações químicas, o hidrogênio que está presente na composição do biocombustível. O hidrogênio, por sua vez, passa pela célula a combustível, na qual é oxidado e, juntamente com o oxigênio do ar que é reduzido, gera os elétrons necessários para carregar as baterias e supercapacitores e dar energia ao motor elétrico.
O processo gera, como resíduos, água, calor e um pouco de dióxido de carbono (CO2), que é compensado pelo CO2 que a cana-de-açúcar consome na fotossíntese, levando a emissão líquida de carbono a um nível próximo de zero.
A tecnologia ainda não está presente em veículos à venda no mercado, mas já foi usada em um protótipo de carro elétrico a etanol da Nissan, o “e-Bio Fuel Cell”, lançado no Brasil em 2016.
Todavia, as MS-SOFCs ainda apresentam desafios à área de pesquisa e desenvolvimento para se tornarem comercialmente viáveis do ponto de vista do seu desempenho, vida útil e custos. Esses desafios, além do status atual de desenvolvimento da tecnologia, podem ser conferidos no estudo recém-publicado, que também foi financiado por Unicamp, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Shell, com suporte estratégico da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).
O artigo Reviewing metal supported solid oxide fuel cells for efficient electricity generation with biofuels for mobility pode ser conferido no link.
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