USP testa tecnologias de captura de carbono para etanol mais sustentável

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Considerado uma das principais alternativas aos combustíveis fósseis, o etanol ocupa posição de destaque na matriz energética brasileira, sendo apontado como um aliado no combate às mudanças climáticas.

Ainda assim, sua produção não é isenta de impactos ambientais. A queima de biomassa nas usinas e outras etapas do processo liberam volumes significativos de dióxido de carbono (CO2), o principal gás associado ao efeito estufa.

Para enfrentar esse desafio, pesquisadores brasileiros desenvolvem tecnologias que não apenas reduzem essas emissões, mas propõem novas formas de reaproveitar o carbono liberado, reforçando o papel do etanol na economia de baixo carbono.

Duas pesquisas recentes com participação da Universidade de São Paulo (USP) ilustram esse movimento. Uma aposta na captura direta do CO2 gerado nas usinas por meio de um sistema inovador capaz de reter a maior parte do gás antes que ele seja lançado na atmosfera.

A outra propõe transformar esse mesmo CO2 em insumo para a indústria da construção civil, na produção de um novo tipo de cimento reforçado com fibras vegetais, mais durável e ambientalmente eficiente.

Captura de carbono

Feito pela USP com a colaboração da Universidade Federal do Ceará (UFC), um dos estudos envolve o desenvolvimento de um equipamento com modelo avançado para captura de dióxido de carbono diretamente nos gases resultantes da queima do bagaço e da palha da cana-de açúcar nas usinas.

A proposta combina simulações computacionais com experimentos em laboratório para projetar sistemas mais eficientes e economicamente viáveis.

A tecnologia se baseia em um processo conhecido como adsorção por modulação de temperatura, no qual o CO2 é retido na superfície de um material sólido amplamente utilizado em aplicações industriais — no caso, uma zeólita, mineral com estrutura porosa.

O diferencial do trabalho está na busca pela otimização do formato e do funcionamento do equipamento, o que deve permitir aumentar significativamente a eficiência da captura. De acordo com os pesquisadores, o sistema tem potencial para reter até 95% do CO2 presente nos gases de combustão, um índice considerado elevado para esse tipo de aplicação.

O coordenador do projeto, Marcelo Seckler, professor da Escola Politécnica da USP, afirma que a grande inovação da pesquisa é aplicação de uma técnica avançada de design que permite propor configurações geométricas para os processos de captura, permitindo melhorar o escoamento dos gases e a transferência de calor e massa.

Além do desempenho ambiental, o custo estimado também chama atenção. Os estudos indicam que o valor por tonelada de CO2 capturado é competitivo em relação a métodos tradicionais, como processos químicos baseados em solventes líquidos. Isso abre espaço para a adoção em escala industrial, especialmente em um setor que já busca se alinhar a metas de descarbonização.

Os pesquisadores reconhecem, no entanto, que ainda existem desafios técnicos. Impurezas presentes nos gases, como vapor d’água e compostos sulfurados, podem exigir etapas adicionais de tratamento. Mesmo assim, a expectativa é de que ajustes no projeto e no controle térmico do sistema abram caminho para a aplicação em condições reais de operação.

Caso seja implementada, a tecnologia pode contribuir para tornar o etanol brasileiro ainda mais competitivo do ponto de vista ambiental, com potencial inclusive para gerar balanço negativo de carbono.

A maior parte dos experimentos é desenvolvida no Centro de Pesquisa e Inovação em Gases do Efeito Estufa (RGCI), em São Paulo, com financiamento da Shell do Brasil, por meio de uma cláusula de investimento em Pesquisa e Desenvolvimento da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Cimento sustentável

Enquanto uma frente de pesquisa se dedica a evitar que o dióxido de carbono chegue à atmosfera, outra aposta em dar destino útil ao gás já capturado.

Cientistas da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA) da USP em Pirassununga (SP) desenvolveram um novo tipo de cimento reforçado com fibras vegetais capaz de absorver CO2 durante a cura do material – processo que aumenta a resistência, além de diminuir trincas e permeabilidade –, permitindo maior durabilidade em comparação a materiais convencionais.

Um dos objetivos é substituir parte dos compostos à base de cálcio por óxido de magnésio no cimento, o que resulta em um produto menos alcalino. Essa característica é fundamental para preservar as fibras vegetais incorporadas, evitando sua degradação ao longo do tempo.

Além disso, durante a carbonatação acelerada – etapa em que o material entra em contato com o CO2 –, o gás é incorporado à estrutura do compósito, contribuindo para reduzir as emissões líquidas do processo.

Segundo os pesquisadores, cada metro cúbico do novo cimento pode absorver 100 quilos de dióxido de carbono, o que abre a possibilidade de utilizar o CO2 proveniente das usinas de etanol como insumo industrial. A ideia é criar uma conexão direta entre a produção de biocombustível e a indústria da construção, dois setores relevantes, econômica e ambientalmente, para o país.

Apenas no estado de São Paulo, as emissões anuais da produção de etanol, a maior do país, são da ordem de 11,3 milhões de toneladas por ano.

O químico Adriano Azevedo, pesquisador da FZEA e participante do projeto, explica que, diante desse volume, o desenvolvimento de tecnologias complementares pode contribuir, de forma decisiva, para a descarbonização do setor sucroenergético, fortalecendo a sustentabilidade do segmento brasileiro dos biocombustíveis e contribuindo com as metas globais de mitigação dos efeitos climáticos adversos.

Para a tecnologia chegar ao mercado, no entanto, ainda são necessários estudos adicionais sobre escala de produção, logística de fornecimento do CO2 e viabilidade econômica em ambientes industriais.

Inovação e transição energética

As duas pesquisas partem de abordagens diferentes, mas convergem para uma mesma meta: reduzir as emissões associadas à produção de etanol e ampliar os benefícios ambientais do biocombustível.

Ao combinar captura de carbono, reaproveitamento de resíduos e desenvolvimento de novos materiais, os estudos reforçam, de acordo com os pesquisadores, o papel da ciência brasileira na busca por soluções concretas para a transição energética e o enfrentamento das mudanças climáticas.

Além de mitigar impactos, essas iniciativas apontam, segundo eles, para um modelo de economia circular, no qual o CO2 deixa de ser apenas um resíduo indesejado e passa a ser encarado como um recurso.

Fonte: https://www.novacana.com/noticias/usp-testa-tecnologias-captura-carbono-etanol-sustentavel-180226