Setor de transporte busca tecnologias além do motor elétrico para zerar emissões

Tecnologias ainda em desenvolvimento, como motores a hidrogênio, serão responsáveis por diminuir outros 13% e melhorar a eficiência energética em 3%. Células de combustível e biocombustíveis estão entre as opções analisadas por diferentes indústrias, mas os desafios ainda são grandes

Responsável por 14% das emissões de gases do efeito estufa, o setor de transporte é uma peça indispensável no esforço para neutralizar o lançamento de CO2 na atmosfera e combater o aquecimento global. Mas apesar da ênfase da indústria automobilística nos carros com motores elétricos, essa tecnologia é limitada e não é capaz de atender a todo o setor de transportes para atingir as metas desejadas pelos líderes mundiais. Dificilmente ela poderá ser adotada por aviões de grande porte ou navios transatlânticos, por exemplo, que também precisam de soluções para reduzir a emissão de poluentes.

Células de combustível e hidrogênio verde (entenda mais sobre esses combustíveis aqui) por enquanto são opções para os outros modais. No caso do hidrogênio, porém, os obstáculos ainda são muitos. Ele é perigoso por ser altamente inflamável e seu custo de produção é elevado. Ainda assim, é uma das principais apostas dos especialistas, dado que zera as emissões e tem grande capacidade energética.

“O transporte aéreo e o marítimo devem ter grande dificuldade na descarbonização, porque a bateria é um desafio para transportes de longa distância”, diz o diretor executivo da Confederação Nacional do Transporte (CNT), Bruno Batista. Nos setores aéreo e aquaviário, o hidrogênio é visto como alternativa de longo prazo. Até lá, biocombustíveis devem ajudar a diminuir o impacto ambiental. Assim como o hidrogênio, entretanto, a disponibilidade desses combustíveis hoje é ínfima, prejudicando a adoção em larga escala.

Independentemente do modal e da tecnologia desenvolvida, a necessidade de grandes investimentos para transformar o transporte em uma atividade limpa é certa. Essas mudanças não deverão ocorrer se não houver uma política pública para incentivá-las, na análise de Batista, da CNT. “Lá fora, a compra de carros elétricos, por exemplo, tem subsídios. No Brasil, isso (descarbonização do transporte) não é uma pauta prioritária. Sem o apoio do governo corremos risco de ficar com tecnologia defasada”, alerta o executivo.

Confira, a seguir, como está o desenvolvimento de tecnologias que vão possibilitar a descarbonização do transporte.

Caro e raro, combustível sustentável é principal saída para aviação
No começo de outubro, a indústria de transporte aéreo – responsável por 10% dos gases de efeito estufa emitidos pelos meios de transporte – se comprometeu a zerar suas emissões líquidas de carbono até 2050. Antes, a meta era reduzir à metade na comparação com o volume de 2005.

Para se chegar ao novo objetivo, a alternativa mais provável é usar combustível sustentável de aviação (SAF, na sigla em inglês) para reduzir cerca de 65% das emissões. Tecnologias ainda em desenvolvimento, como motores a hidrogênio, serão responsáveis por diminuir outros 13% e melhorar a eficiência energética em 3%. Os 19% restantes terão de ser compensados ou capturados e estocados, de acordo com o projeto da Associação Internacional de Transporte Aéreo (IATA, na sigla em inglês).

O entrave, porém, é que até mesmo o SAF (que já existe, mas é usado em baixíssimas quantidades) não está pronto para ser implementado em larga escala. Tecnologias como o avião movido a hidrogênio, então, estão ainda mais longe de ser alcançadas.

Aposta do setor, o SAF é feito a partir de resíduos, como óleo de cozinha usado e gordura animal, e pode reduzir em até 80% as emissões de carbono. Hoje, globalmente, é permitido que seja misturado à querosene de aviação em até 50%, mas geralmente essa parcela fica ao redor de 1%.

Além de 330% mais caro que o querosene para aviação, o SAF é uma raridade no mercado. A produção global é de 100 milhões de litros por ano, o que representa 1% da demanda do setor. Ainda assim, as fabricantes trabalham para que suas aeronaves possam operar com 100% de SAF no futuro.

O combustível é a tecnologia preferida da indústria porque não exige o desenvolvimento de uma nova aeronave. Com adaptações, os atuais jatos poderão voar apenas com SAF. Entre as alterações que precisarão ser feitas está a capacidade de a aeronave informar ao piloto o volume de combustível disponível nos tanques.

“As propriedades químicas do combustível de aviação são diferentes das do SAF. Os sensores têm de reconhecer esse novo combustível. Também precisamos entender ainda como esse combustível vai afetar a performance da aeronave”, diz o diretor-geral da Boeing no Brasil, Landon Loomis.
O segundo possível maior responsável pela redução de carbono no setor aéreo serão os aviões a hidrogênio verde, combustível que não emite poluentes. Nessa área, quem se mostra mais animada com a tecnologia é a Airbus, que promete entregar a primeira unidade em 2035. Há um ano, a companhia anunciou três conceitos de aeronaves híbridas que seriam movidas a hidrogênio. A ideia é estudá-los para decidir em que direção seguir.

A Embraer também divulgou estar estudando duas aeronaves conceito a hidrogênio, mas são modelos menores que os da Airbus com capacidade para até 50 passageiros. A tecnologia da fabricante brasileira ainda não foi desenvolvida, mas pode estar disponível a partir de 2035, segundo a companhia.

O grande desafio do avião a hidrogênio está em armazenar o combustível. O hidrogênio ocupa mais espaço que o querosene de aviação, apesar de ter a mesma densidade energética (quantidade de energia presente em cada grama). “Ainda precisamos ver como vamos fazer isso. Se vamos armazenar o combustível nas asas, como é hoje, ou na própria fuselagem, que é onde temos mais volume”, diz Arturo Barreira, presidente da Airbus na América Latina e no Caribe.

Ainda será preciso também definir se o hidrogênio será armazenado na forma gasosa (mais fácil, mas menos eficiente do ponto de vista energético) ou líquida. Outra dúvida é se sua “queima” vai acionar diretamente os motores ou se células de combustível serão adotadas. Nesse caso, um motor elétrico converterá a energia do hidrogênio em energia elétrica, com a célula funcionando como uma espécie de bateria.

Arturo Barreira, da Airbus, destaca que, assim como no SAF, no caso do hidrogênio a oferta do produto pode ser um problema. Ele terá de ser produzido a partir de fontes renováveis de energia, para garantir que seja limpo. Para se obter o hidrogênio, seus átomos precisam ser desacoplados de outros elementos nos quais estão presentes – como na água – por meio de um processo chamado eletrólise, que demanda energia. Outro entrave será a quantidade disponível do hidrogênio e a estrutura para abastecer os aeroportos com o combustível. Há ainda o risco de ser altamente inflamável.

Para o vice-presidente de meio ambiente e sustentabilidade da IATA, Sebastian Mikosz, apesar de muita pesquisa ainda ser necessária para viabilizar o avião a hidrogênio, as chances de concretizá-lo são grandes. Isso porque a tecnologia também vem sendo estudada por montadoras e pela indústria de transporte marítimo. “Ele vai se beneficiar de muita pesquisa e de muito investimento de diferentes setores. Acreditamos que poderá ser uma solução para o futuro, mas hoje ainda temos muitas perguntas sem respostas.”

AVIÃO ELÉTRICO
Ao contrário do hidrogênio, que é um combustível leve, as baterias necessárias para fazer um avião voar são extremamente pesadas. Isso praticamente inviabiliza, ao menos no médio prazo, a solução. Mikosz explica que a densidade energética das baterias é baixa, o que significa que precisam ser muito grandes para fornecer a energia necessária para uma viagem longa. Grandes e pesadas, elas também dificultam a decolagem.

Por enquanto, motores elétricos e baterias devem ser tecnologias restritas a eVTOLs (sigla em inglês para veículo elétrico de pouso e decolagem vertical, conhecidos como “carros voadores”) e aviões de pequeno porte – no máximo 19 passageiros, segundo o diretor de desenvolvimento tecnológico da Embraer, Maurílio Albanese Novaes Júnior.

A empresa estuda dois modelos de aviões elétricos para até nove passageiros. O primeiro poderia estar disponível em 2030. Seria híbrido elétrico, mas já reduziria as emissões de CO2 em 90%.

Brasil quer etanol para automóveis como ponte até a chegada dos elétricos
Os maiores mercados do mundo definiram o carro elétrico como a principal alternativa para reduzir as emissões de poluentes no setor de transporte rodoviário. China, EUA e Europa já seguem esse caminho, ainda que, por enquanto, parte da energia que move a nova frota virá de fontes fósseis não renováveis, como o carvão.

No mundo todo, foram vendidos neste ano, até agosto, 3,55 milhões de carros elétricos (conhecidos como BEV) e híbridos plug-in (PHEV), mais que em 2020 inteiro. Segundo dados da InsideEV, esse volume representa 6,6% das vendas globais de automóveis. A previsão é passar de 6 milhões de unidades até o fim do ano.

No Brasil, onde foram comercializados 26,9 mil carros eletrificados até outubro – 1,8 mil elétricos e 25,1 mil híbridos – há um crescente movimento para o uso do etanol, em primeiro lugar, como ponte até a eletrificação, que chegará mais tarde aos países menos desenvolvidos como o Brasil, e depois como gerador de eletricidade, por exemplo em carros a célula de combustível (FCEV) – entenda como funciona a célula de combustível aqui.

O carro híbrido (HEV) utiliza um motor a combustão e outro elétrico de forma combinada. Segundo estudos, abastecido com etanol ele emite menos poluentes que um carro 100% elétrico, se comparado pelo método chamado “do poço à roda”.

Nesse método, são consideradas as emissões geradas desde o início do processo. No caso do etanol, o cálculo leva em conta desde o gás carbônico transformado em oxigênio durante o plantio da cana de açúcar ao que sai do escapamento do automóvel. No caso do carro elétrico, a avaliação parte da fonte geradora da energia da bateria. Se for por usinas a carvão, por exemplo, apesar de o carro ter zero emissão, a conta não fecha.

Os únicos automóveis eletrificados feitos no Brasil são o Corolla e o Corolla Cross híbridos flex, fabricados pela Toyota em Sorocaba (SP). Os dois modelos são os mais vendidos nesta categoria.

Outro grande debate sobre veículos elétricos são as matérias-primas para a bateria, como lítio, cobalto e níquel, que podem se tornar escassas no futuro. Montadoras de todo o mundo já buscam formas de se prevenirem. No Brasil, a Volkswagen Caminhões e Ônibus (VWCO), primeira a produzir caminhões elétricos no País, em Resende (RJ), fez parceria com a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM) para o desenvolvimento do uso de nióbio em baterias elétricas em vez de lítio.

“O uso do nióbio com essa finalidade é inédito na indústria automotiva mundial”, afirma Roberto Cortes, presidente da VWCO. Segundo ele, uma das vantagens é a redução do tempo de recarga das baterias, considerado um dos gargalos do equipamento. Hoje a recarga leva até 8 horas, tempo que poderá ser reduzido para até 10 minutos. O Brasil concentra a maior parte de nióbio disponível no mundo.

O nióbio também é uma das apostas da Fábrica Nacional de Mobilidade (FNM), que neste mês pretende iniciar a produção em série de caminhões elétricos. Nos próximos anos ainda vão chegar muitos materiais novos para uso em baterias, como lítio com enxofre e alumínio, diz Ricardo Machado, um dos executivos à frente da empresa que produz seus veículos na fábrica da Agrale, em Caxias do Sul (RS), parceira no projeto.

A General Motors dos EUA tem uma colaboração comercial com a Controlled Thermal Resources (CTR) para garantir a produção de lítio de baixo custo no país. Ele será feito por um circuito fechado, processo de extração direta que não gera resíduos. Além disso, tem menor emissão de dióxido de carbono se comparado aos processos tradicionais, como mineração ou tanques de evaporação. Assim, a GM terá sua própria fonte de matéria-prima.

Transporte aquaviário estuda variedade de soluções Responsável por 11% das emissões do setor de transporte, o modal aquaviário tem apostado principalmente no gás natural liquefeito (GNL), que permite a redução das emissões em até 21% na comparação com o óleo bunker (utilizado hoje pelo segmento). Assim como no caso da aviação com o SAF, o GNL não demanda mudanças de grandes proporções no motor do navio.

“O que se está buscando é que o motor possa receber combustíveis alternados. Porque, em um primeiro momento, não será em todos os portos que haverá GNL”, diz Claudio Loureiro de Souza, diretor executivo do Centro Nacional de Navegação Transatlântica (Centronave).

Outra saída, mas que aparece de forma mais tímida, são os biocombustíveis como o “metanol verde” – álcool que pode ser obtido a partir do bagaço e da palha da cana-de-açúcar. Maior transportadora de contêineres do mundo, a Maersk anunciou em agosto que encomendou oito embarcações que poderão receber tanto combustível tradicional como o “metanol verde”.

Já a divisão de cruzeiros do grupo MSC encomendou três navios que usarão GNL. A companhia estuda ainda adotar células de combustível para conseguir reduzir as emissões além dos 21% garantidos pelo GNL.

Para a diretora de sustentabilidade da empresa, Linden Coppell, o segmento também vai ter de adotar o hidrogênio verde se quiser zerar as emissões até 2050 – a MSC está comprometida com a meta. Por enquanto, a empresa estuda, em parceria com um estaleiro e com uma companhia de infraestrutura de energia, o desenvolvimento de um navio híbrido que utilize tanto hidrogênio como GNL. Células de combustível também poderiam ser adotadas – e abastecidas com um desses combustíveis – para gerar eletricidade para a estrutura hoteleira do navio, explica a executiva.

Ainda segundo Linden, já existem pequenos barcos movidos a hidrogênio, mas, no caso dos navios de cruzeiros, o uso do combustível é mais complicado. Encontrar locais para armazenar tanto o hidrogênio como as células de combustível nos navios também é um desafio, diz a executiva.

Outro obstáculo é a disponibilidade de hidrogênio. Para Linden, será preciso ter usinas eólicas e solares destinadas apenas para a produção de hidrogênio verde. Caso contrário, não haverá combustível suficiente para abastecer todos os setores que demandarão o produto.

“Apesar de todos esses entraves, estou confortável em falar em carbono zero em 2050 de um modo que não estávamos há alguns anos atrás.Tem muito trabalho avançando. Será um caminho difícil, mas estamos animados”, diz a executiva.

País tem duas fabricantes de caminhões elétricos
Analistas acreditam que o transporte público e o de cargas vão liderar o movimento de eletrificação de veículos no País. Não é à toa que os primeiros veículos 100% elétricos produzidos no mercado brasileiro são dessas categorias, mas os preços, por enquanto, são em média o dobro de um modelo a diesel.

A Volkswagen Caminhões e Ônibus (VWCO) deve produzir, até o fim do ano, 300 unidades do elétrico e-Delivery em Resende (RJ). O modelo voltado principalmente a entregas nos centros urbanos começou a ser fabricado em junho.

Parte das 300 unidades será entregue à Ambev. A empresa tem contrato de intenção de compra de 1,6 mil caminhões elétricos da Volkswagen até 2023. Também tem contrato para mil unidades de vans e caminhões da Fábrica Nacional de Mobilidade (FNM) e parceria com a Eletra, de São Bernardo do Campo (SP), para converter 100 veículos a diesel em elétricos, processo chamado de retrofit.

Roberto Cortes, presidente da VWCO, diz que o caminhão utiliza cerca de 60% de componentes fabricados no País. A bateria, item de maior valor do caminhão, é importada e representa entre 30% e 35% do veículo. Outros itens importados são conversores e alguns sistemas de arrefecimento, com peso conjunto de 7% a 10% no conteúdo do e-Delivery.

As baterias são importadas da fabricante chinesa CATL, chegam ao País em packs (unidades de células) e são montadas no País pela Moura. “Esperamos que em algum momento a Moura passe a produzir as baterias aqui”, diz Cortes. O executivo acredita que, em dez anos, de 10% a 20% das vendas de caminhões no País serão de versões movidas a eletricidade.

A FNM, que deve iniciar produção neste mês, vai entregar as primeiras 100 unidades para a Ambev em dezembro. Atualmente, o índice de nacionalização dos caminhões da marca é de 40%, mas no próximo ano deve chegar a 100%, informa Ricardo Machado, executivo da empresa.

Segundo ele, a maioria dos fornecedores da marca está se instalando em Caxias do Sul (RS), sede da Agrale, fabricante dos caminhões FNM. Ele cita a fabricante alemã de freios Knorr Bremse, a americana Parker, que faz bombas de direção, e uma montadora de baterias que utilizará células importadas.

As chinesas BYD e a JAC Motors também vendem caminhões elétricos fabricados pelas respectivas matrizes. Hoje rodam pelo País, ao todo, 224 caminhões e ônibus elétricos, segundo a Anfavea.

Trens de carga devem substituir diesel por combustíveis menos poluentes ou eletricidade Ainda que seja o modal que menos emite gases de efeito estufa (5% do total), o transporte ferroviário tem buscado alternativas para reduzir seu impacto ambiental. Hoje, os trens de carga são a diesel, mas o combustível não é queimado para dar tração às rodas, e sim para gerar energia para uma espécie de motor elétrico que há nas rodas dos trens. Assim, qualquer outro combustível menos poluente pode favorecer o setor.

“Estamos estudando o etanol e analisando o gás natural. Isso abre uma boa oportunidade para nós, porque emitem menos carbono”, diz o diretor de tecnologia da Rumo Logística, Roberto Rubio Potzmann.

Nos Estados Unidos, o gás natural já é adotado em uma ferrovia. Potzmann, no entanto, afirma que as adaptações necessárias para usar o combustível são caras e que é necessário um vagão apenas para transportar o gás. “Mas, depois que você faz a transformação do trem, o custo é equivalente ao do diesel. A partir daí, a escolha do combustível é uma questão de controle de poluentes.”

Apesar de ainda não ser usado, o etanol pode ser uma saída mais simples, diz o executivo, dado que não será preciso um vagão de transporte. O etanol também poderia ser utilizado como fonte para células de energia, mas os estudos ainda são incipientes – entenda como funciona a célula de combustível aqui.

Também em fase inicial estão as pesquisas para transporte de cargas em trens elétricos. A Vale é uma das primeiras empresas do mundo a testar a tecnologia. Há um ano, a companhia recebeu da americana Progress Rail, uma locomotiva elétrica para realizar manobras em pátios. Ela foi testada por oito meses e devolvida ao fornecedor para ser aperfeiçoada antes de ser adotada em viagens. A ideia é que, inicialmente, seja acoplada a um trem como fonte extra de energia, até que possa substituir as locomotivas a diesel.

“Acreditamos que, em 2035, vamos ter uma solução para as ferrovias que zere a emissão de gases. Por enquanto, ainda trabalhamos com protótipos, que são caros. Mas acreditamos que os preços (das locomotivas elétricas) ficarão competitivos”, diz Alexandre Salomão Andrade, gerente da Vale.

Segundo o executivo, as locomotivas não terão de parar para serem recarregadas. Elas possivelmente funcionarão com uma rede eletrificada, semelhante a dos trólebus.

Fonte:  Estadão