Energy InfrastructureO futuro é sintético? E-combustíveis e o futuro sistema energético
Resumo
Caminhões, Marinha e Aviação são o maior desafio para a descarbonização. Não existe uma alternativa verde escalável devido à densidade energética das fontes alternativas de energia actualmente disponíveis. O benefício de utilizar esse dióxido de carbono nesse processo é que ele não seria liberado na atmosfera ou seqüestrado. Em um mundo movido pelo hidrogênio, a perspectiva de abundante "hidrogênio verde produzido a partir do vento offshore através da eletrólise é a fonte mais esperançosa". Alternativamente, tanto o hidrogênio quanto o dióxido de carbono poderiam ser obtidos a partir do metano de jateamento a vapor. O processo final de e-combustíveis é chamado Fischer Tropsch. O processo precisa de um
um catalisador como o cobalto, o ruténio ou o ferro. Vale notar que os catalisadores usados no processo são difíceis de encontrar e vêm com suas próprias considerações éticas, bem como a oportunidade de melhorar a eficiência geral do sistema. Se este calor pode ser usado em um processo industrial ou aquecimento urbano, então há a oportunidade para esta geração de calor que faz com que o processo seja importante!
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O futuro é sintético? E-combustíveis e o futuro sistema energético
Já falei anteriormente sobre os desafios de encontrar uma fonte de energia para as indústrias que necessitam de uma fonte de energia concentrada, comoa aviação ou mesmo o voo espacial. Na minha discussão salientei os desafios que as baterias e o hidrogénio têm com a densidade energética e até sugeri o amoníacocomo uma alternativa possível. Há uma perspectiva tentadora que ainda não abordei... os combustíveis sintéticos.
A premissa doscombustíveis sintéticos é que um hidrocarboneto líquido pode ser formado a partir de biomassa ou de hidrogénio reagente com dióxido de carbono. Actualmente, os combustíveis líquidos alternativos são geralmente derivados de biomassa - no entanto, são os combustíveis feitos de hidrogénio puro, chamados combustíveis electrónicos, que fornecem uma perspectiva excitante para sectores descarbonizadores que necessitam de uma fonte de energia de alta densidade.
Aperspectiva energéticada BPpara2019 coloca a procura anual global de combustíveis para transportes em pouco menos de 2000 milhões de toneladas em 2035.... Uma subida gradual a partir dos 1500 milhões de toneladas agora consumidos. A quota-parte dos leões está a ser ocupada por camiões e cerca de um terço pelo transporte aéreo e marítimo. Os camiões, a marinha e a aviação representam o maior desafio à descarbonização - uma vez que actualmente não existe uma alternativa verde escalável, principalmente devido à densidade energética das fontes alternativas de energia actualmente disponíveis. É este desafio da densidade energética que os combustíveis electrónicos apresentam uma solução potencialmente excitante.
Como são feitos os e-combustíveis?
Para fabricar e-combustíveis é necessário muito Hidrogénio puro e Monóxido de Carbono. O Monóxido de Carbono é feito através da passagem do Dióxido de Carbono através da excitante reacção chamada "reverse water gas shift", que utiliza electricidade para dividir as moléculas de Dióxido de Carbono. Existem muitas fontes de dióxido de carbono por aí, tais como a queima de metano, carvão ou mesmo biomassa. O benefício de utilizar esse dióxido de carbono neste processo é que ele não seria libertado na atmosfera ou sequestrado.
Ohidrogénio, necessário em grandes volumes, seria mais dispendioso de encontrar. No entanto, num mundo movido pelo Hidrogénio, a perspectiva de hidrogénio "verde" em abundância produzido a partir do vento offshore através da electrólise é a fonte mais esperançosa. Alternativamente, tanto o hidrogénio como o dióxido de carbono poderiam ser obtidos a partir de metano de jacto de vapor. Onde quer que o Hidrogénio venha do processo, é provável que seja muito intensivo em energia!
O processo final de e-combustíveis chama-se FischerTropsch. O processo necessita de um catalisador como o cobalto, o ruténio ou o ferro. A matéria-prima de hidrogénio puro e monóxido de carbono reage com o catalisador numa câmara sob pressão - sendo a saída de hidrocarboneto líquido puro. Este processo gera muito calor, pelo que é importante encontrar uma casa para esse calor! É esta geração de calor que torna o processo bastante ineficiente, uma vez que grande parte da energia disponível nas moléculas de Hidrogénio é perdida como calor. Se este calor puder ser utilizado, por exemplo, num processo industrial ou deaquecimento urbano, então há a oportunidade de melhorar a eficiência global do sistema.
Será que os combustíveis electrónicos irão aparecer no futuro?
Estudos como o da RoyalSociety colocaram os custos em cerca de um euro e meio por litro até 2050. Contudo, a etiqueta de preço de quatro euros e cinquenta por litro, agora, coloca-os realmente fora do mercado!
No caso de a legislação empurrar os camiões, a aviação e a marinha para o carbono zero, então acredito que os combustíveis electrónicos sintéticos irão provavelmente de parte da história. Até que ponto dependerá da profundidade da descarbonização e de como as tecnologias concorrentes podem empurrar a fronteira da densidade energética. Além disso, o comportamento humano terá impacto na procura de aplicações que necessitam de altas densidades energéticas - será que o transporte rodoviário poderia ser deslocado para o caminho-de-ferro electrificado? Haverá menos viagens de longo curso? Por exemplo.
Finalmente, vale a pena notar que os catalisadores utilizados no processo são difíceis de encontrar e vêm com os seus próprios desafios. Em particular a extracção de cobalto tem algumasconsiderações éticas importantes, tal como o níquel, do qual o ruténio é um subproduto. Parece, tal como acontece com a tecnologia de bateria, que todos os caminhos precisam de ser pensados para serem sustentáveis e não apenas de baixo carbono.
John é autor do livro 'The Future of Energy' que está disponível na Amazon. UK, US,
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