Um novo estudo da Universidade da Califórnia – Riverside (UCR) descobriu que a introdução de um produto químico renovável simples na fase de pré-tratamento pode finalmente tornar a produção de biocombustíveis de próxima geração rentável e neutra em carbono. O primeiro passo, decompor a matéria vegetal, sempre foi o mais difícil quando se trata de produzir combustível a partir de plantas.
Para que os biocombustíveis possam competir com o petróleo, as operações de biorrefinação devem ser concebidas para utilizar melhor a lignina. A lignina é um dos principais componentes das paredes celulares das plantas. Proporciona às plantas maior integridade estrutural e resistência a ataques microbianos. No entanto, essas propriedades naturais da lignina dificultam sua extração e utilização de matéria vegetal, também conhecida como biomassa.
O professor associado de pesquisa da UC Riverside, Charles Cai, inventou o CELF, que significa Fracionamento Lignocelulósico Aprimorado por Co-solvente. Esta é uma tecnologia inovadora de pré-tratamento de biomassa que permitirá a dissolução das ligações da lignina, tornando-a tratável no processo de produção de biocombustíveis.
“O CELF usa tetrahidrofurano ou THF para suplementar água e diluir ácido durante o pré-tratamento de biomassa. Melhora a eficiência geral e adiciona capacidade de extração de lignina”, disse Cai. “E o melhor de tudo é que o THF pode ser produzido a partir de açúcares de biomassa.”
Molécula de THF, tetrahidrofurano
Um importante artigo sobre Energia e Ciência Ambiental detalha até que ponto uma biorrefinaria que utiliza CELF oferece vantagens económicas e ambientais em relação aos combustíveis petrolíferos e aos métodos anteriores de produção de biocombustíveis.
O artigo é uma colaboração entre a equipe de pesquisa de Cai na UCR, o Centro de Inovação em Bioenergia operado pelos Laboratórios Nacionais de Oak Ridge e o Laboratório Nacional de Energia Renovável, com financiamento do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA. Neste estudo, os pesquisadores consideram duas variáveis principais: que tipo de biomassa é mais ideal e o que fazer com a lignina depois de extraída.
As operações de biocombustíveis de primeira geração utilizam culturas alimentares como milho, soja e cana-de-açúcar como matérias-primas, ou matérias-primas. Dado que estas matérias-primas desviam terra e água da produção alimentar, a sua utilização para biocombustíveis não é ideal.
As operações de segunda geração utilizam biomassa vegetal não comestível como matéria-prima. Um exemplo de matérias-primas de biomassa são os resíduos de madeira provenientes de operações de moagem, bagaço de cana-de-açúcar ou restolho de milho, todos eles subprodutos abundantes e de baixo custo das atividades florestais e agrícolas.
Segundo o Departamento de Energia, só nos Estados Unidos, até mil milhões de toneladas de biomassa poderiam ser disponibilizadas por ano para a produção de biocombustíveis e bioprodutos, capazes de substituir 30% do nosso consumo de petróleo e criar novos empregos a nível nacional.
Como uma biorrefinaria CELF pode utilizar matéria vegetal de forma mais completa do que os métodos anteriores de segunda geração, os pesquisadores descobriram que uma matéria-prima mais pesada e densa, como o choupo de madeira nobre, é preferível a restos de milho menos densos de carbono, para obter maiores benefícios econômicos e ambientais.
Utilizando choupo numa biorrefinaria CELF, os investigadores demonstram que o combustível de aviação sustentável poderia ser produzido a um preço de equilíbrio de 3,15 dólares por galão de gasolina equivalente. O custo médio atual de um galão de combustível de aviação nos Estados Unidos é de US$ 5,96. Isto tornaria o biocombustível ainda mais barato do que os actuais combustíveis de aviação.
O governo dos EUA emite créditos para a produção de biocombustíveis na forma de Créditos de Identificação Renováveis, um subsídio destinado a apoiar a produção nacional de biocombustíveis. O nível destes créditos emitidos para biocombustíveis de segunda geração, o nível D3, normalmente é negociado a US$ 1 por galão ou mais. Com esse preço por crédito, o jornal mostra que é possível esperar uma taxa de retorno superior a 20% no negócio.
“Gastar um pouco mais numa matéria-prima mais rica em carbono, como o choupo, ainda produz mais benefícios económicos do que uma matéria-prima mais barata, como o restolho do milho, porque é possível extrair mais combustível e produtos químicos”, disse Cai.
O artigo também ilustra como o uso de lignina pode contribuir positivamente para a economia geral da biorrefinaria, mantendo a pegada de carbono tão baixa quanto possível. Em modelos de biorrefinarias mais antigos, onde a biomassa é cozida em água e ácido, a lenhina é praticamente inutilizável para além do seu valor calorífico.
“Os modelos antigos optaram por queimar lignina para complementar o calor e a energia destas biorrefinarias porque só podiam explorar açúcares de biomassa – uma proposta dispendiosa que deixava muito valor fora de questão”, disse Cai.
Além do melhor aproveitamento da lignina, o modelo de biorrefinaria CELF também propõe a produção de produtos químicos renováveis. Esses produtos químicos poderiam ser usados como blocos de construção para bioplásticos e compostos aromatizantes para alimentos e bebidas. Esses produtos químicos absorvem parte do carbono presente na biomassa vegetal que não seria liberado na atmosfera na forma de CO2.
“A adição de THF ajuda a reduzir o custo energético do pré-tratamento e isola a lignina, para que não seja mais necessário queimá-la. Além disso, podemos produzir produtos químicos renováveis que nos ajudam a atingir um potencial de aquecimento global próximo de zero”, disse Cai. “Acho que isso muda o rumo dos biocombustíveis de segunda geração para os de segunda geração.”
Graças aos sucessos recentes da equipe, o Escritório de Tecnologia de Bioenergia do Departamento de Energia concedeu aos pesquisadores uma doação de US$ 2 milhões para construir uma planta piloto CELF de pequena escala na UCR. Cai espera que a demonstração da planta piloto leve a um investimento em grande escala na tecnologia, uma vez que o aproveitamento da energia dos combustíveis fósseis contribui para o aquecimento global e prejudica o planeta.
“Comecei este trabalho há mais de dez anos porque queria causar impacto. Eu queria encontrar uma alternativa viável aos combustíveis fósseis, e meus colegas e eu conseguimos”, disse Cai. “Usando o CELF, demonstramos que é possível criar combustíveis econômicos a partir de biomassa e lignina e ajudar a reduzir nossa contribuição para as emissões de carbono na atmosfera.”
Portanto, abre-se uma nova perspectiva produtiva e económica para os biocombustíveis que, acima de tudo, são finalmente economicamente toleráveis e não mais uma espécie de ameaça à possibilidade de prestação de serviços às pessoas comuns.
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Esta é uma tradução automática de uma publicação publicada em Scenari Economici na URL https://scenarieconomici.it/una-innovazione-rende-il-costo-dei-biocarburanti-finalmente-competitivo/ em Mon, 04 Mar 2024 06:15:48 +0000.