De resíduos alimentares a combustível: querosene biogénico para a aviação

Enquanto em casa deitamos fora toneladas de restos de comida, o sector da aviação procura, com urgência, formas mais limpas de propulsão. Os aviões eléctricos ainda estão longe de ser uma solução viável e o hidrogénio continua a levantar demasiadas complicações. Agora, uma equipa de investigação dos EUA apresenta uma saída surpreendentemente simples: a partir de resíduos biológicos pode produzir-se um combustível que se comporta como o querosene tradicional - e que poderia ser usado de imediato nos jactos actuais.

Do resíduo ao combustível: como funciona a ideia

A base de partida é simples: sobras de alimentos, cascas, legumes estragados, mas também outros resíduos orgânicos que, de outra forma, acabariam no lixo ou a decompor-se em aterros. É precisamente este material que o grupo de investigação da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign utiliza como matéria-prima.

O processo chama-se «liquefacção hidrotermal». Por detrás deste nome técnico está uma espécie de turbo de curta duração, controlado em laboratório, para fazer em pouco tempo o que a natureza levaria milhões de anos a realizar: transformar biomassa numa espécie de petróleo bruto.

Sob pressão elevada e a temperaturas em torno dos 300 graus Celsius, o lixo orgânico converte-se num petróleo bruto biogénico - uma massa escura e viscosa que já faz lembrar muito o petróleo.

No laboratório, o método decorre em várias fases:

• Recolha da biomassa: restos de comida, cascas, resíduos de cozinha, sobras agrícolas e até lamas de depuração.
• Liquefacção hidrotermal: os resíduos húmidos são colocados num reator, aquecidos e submetidos a elevada pressão.
• Formação de biopetróleo: a matéria orgânica fragmenta-se e origina um petróleo bruto de origem biológica com muitos subprodutos indesejados.
• Purificação com catalisador: catalisadores de cobalto e molibdénio retiram oxigénio, azoto, enxofre, água e resíduos minerais.
• Refinação até ao combustível: o que sobra é uma mistura de hidrocarbonetos com comportamento semelhante ao do querosene de aviação.

O produto final apresenta propriedades muito próximas das do querosene convencional. Segundo os investigadores, cumpre todos os requisitos técnicos da aviação comercial - desde o poder calorífico ao ponto de congelação, passando pela estabilidade sob cargas elevadas.

Porque é que a aviação deposita tantas esperanças neste querosene de lixo

A aviação está sob enorme pressão. É responsável por uma parcela relevante das emissões globais de CO₂, continua a crescer e, ao contrário do que acontece com os automóveis, não dispõe de alternativas simples. As baterias são demasiado pesadas e o hidrogénio exige aeronaves e infra-estruturas totalmente novas. É neste ponto que a abordagem dos investigadores ganha interesse.

A grande vantagem é esta: o querosene biogénico pode ser colocado nos motores existentes sem ser necessário alterar os aviões ou os sistemas de abastecimento.

Do ponto de vista da engenharia, surgem vários benefícios ao mesmo tempo:

Aspeto	Vantagem do combustível de lixo
Balanço climático	Até 80 % menos gases com efeito de estufa ao longo de todo o ciclo de vida, em comparação com o querosene fóssil
Infra-estrutura	Utilização dos aviões, camiões-cisterna, oleodutos e tanques de aeroporto já existentes
Base de matéria-prima	Aproveitamento de resíduos em vez de culturas energéticas adicionais em terras agrícolas
Problema dos resíduos	Menos metano em aterro, menor impacto ambiental dos resíduos biológicos em decomposição

O mais interessante é, sobretudo, a análise do ciclo de vida completo do combustível. No balanço climático, os investigadores afirmam obter resultados muito favoráveis. Referem uma eventual redução das emissões de gases com efeito de estufa até 80 por cento face ao querosene convencional, considerando tudo desde a recolha do resíduo até à emissão no motor.

Há ainda outro fator importante: estes resíduos já existiriam de qualquer forma. Se forem parar a aterros, a decomposição gera metano - um gás muito mais prejudicial para o clima do que o CO₂. A utilização destes materiais como combustível evita uma grande parte dessas emissões.

O que está por detrás da liquefacção hidrotermal

A liquefacção hidrotermal pode parecer complicada, mas assenta num princípio simples: água, calor e pressão atacam a biomassa, partindo-a em moléculas mais pequenas. Essas moléculas reorganizam-se e formam um óleo rico em energia.

A grande vantagem é que os resíduos não precisam de ser secos previamente. Nos processos convencionais de biocombustíveis, este é precisamente um problema, porque a água reduz o rendimento energético. Aqui, pelo contrário, a água participa activamente no processo e poupa muita energia.

Em vez de pellets secos de madeira ou óleos vegetais, esta tecnologia consegue trabalhar directamente com restos húmidos de cozinha ou lamas de depuração - uma clara vantagem de eficiência.

Para os especialistas, o que mais conta é o elevado rendimento energético. Em comparação com métodos convencionais de produção de biocombustíveis, o aproveitamento é bastante superior. Neste momento, a investigação está fortemente centrada em catalisadores mais eficazes, para extrair ainda mais energia da biomassa e reduzir ao mínimo as impurezas.

Matérias-primas diversas, produção flexível de combustível para aviões

Outro ponto forte é a flexibilidade da matéria-prima. A instalação não depende de uma planta específica; em princípio, pode processar tudo o que tenha origem orgânica e apresente humidade.

Entre os materiais que podem ser utilizados contam-se:

• resíduos de cozinha de habitações e da restauração
• sobras da indústria alimentar, por exemplo de padarias ou do processamento de legumes
• subprodutos agrícolas como palha, bagaço ou digestato
• lamas de depuração de estações municipais de tratamento de águas residuais

Esta variedade torna o processo interessante para regiões muito diferentes. Países mais ricos, com elevado desperdício alimentar, podem fornecer sobretudo resíduos de cozinha; zonas rurais tendem a dispor mais de sobras agrícolas; áreas urbanas podem disponibilizar lamas de depuração e lixo orgânico dos caixotes.

O que isto poderá significar para passageiros e aeroportos

À primeira vista, para os passageiros nada mudaria. Os aviões que conhecemos poderiam continuar a voar como sempre. As normas de segurança, a manutenção dos motores e a logística de abastecimento também permaneceriam iguais. A mudança ocorreria nos bastidores - na origem do combustível.

Para aeroportos e companhias aéreas, porém, surge um novo modelo de negócio: a partir de resíduos locais, parte do querosene necessário poderia ser produzida na região envolvente. Poderiam existir instalações regionais que recebessem e tratassem resíduos biológicos municipais. As refinarias passariam então a fornecer querosene biogénico, substituindo parte dos volumes fósseis.

Na prática, o novo combustível seria provavelmente misturado primeiro com querosene convencional. As companhias aéreas já conhecem este tipo de mistura noutros combustíveis sustentáveis de aviação. Dependendo das regras aplicáveis, poderiam surgir inicialmente quotas de 10 a 50 por cento, e mais tarde talvez percentagens superiores, à medida que a produção e a disponibilidade aumentassem.

Questões em aberto: custos, escalabilidade e regras políticas

Apesar de todas as promessas, o caminho até ao mercado de massas ainda não está aberto. A tecnologia funciona em laboratório e em instalações-piloto, mas o grande desafio agora chama-se escalabilidade. Os reatores têm de crescer, a logística dos resíduos tem de ser bem organizada e o preço por litro precisa de se tornar competitivo.

Neste ponto, o enquadramento político assume um papel decisivo. Preços do CO₂, programas de apoio a combustíveis sustentáveis e quotas obrigatórias de incorporação podem acelerar muito a entrada no mercado. Sem estes sinais, muitos projectos continuam apenas no papel.

Acresce a questão da aceitação. Os municípios terão de decidir se preferem encaminhar os seus resíduos biológicos para instalações de biogás, compostagem ou projectos de combustível. Há, portanto, concorrência pelas matérias residuais. Balanços climáticos transparentes e vantagens económicas claras serão determinantes.

O que isto significa para as metas climáticas da aviação?

O sector pretende reduzir drasticamente as suas emissões, ao mesmo tempo que continua a crescer. Sendo realistas, nenhum elemento tecnológico isolado consegue resolver isso por si só. Ainda assim, o querosene biogénico produzido a partir de resíduos pode ser uma peça importante da solução - ao lado de aeronaves mais eficientes, rotas de voo optimizadas e, a longo prazo, novos tipos de propulsão.

Quando se ouve a expressão «combustível sustentável para a aviação», pensa-se muitas vezes em campos de colza ou plantações de palma. Essa competição com a produção alimentar tem sido, até agora, um dos maiores argumentos contra muitos biocombustíveis. O novo processo segue outro caminho: usa aquilo que, de qualquer forma, ninguém quer ou pode comer.

Na prática, isso significa o seguinte: cada prato de comida deitado fora e cada casca de banana poderão, no futuro, valer mais do que simples lixo. Num ciclo inteligente, aquilo que termina na cozinha transforma-se num bloco de construção para viagens mais amigas do clima. Isto não resolve por completo o problema das emissões da aviação, mas a direcção é clara: quem encara os resíduos como recurso ganha margem de manobra no combate à crise climática.