Como resíduos alimentares viram combustível sustentável de aviação

A maioria dos restos de comida acaba sem destino além do caixote do lixo. Quando chegam a um aterro, decompõem-se lentamente e libertam metano - um gás com efeito de estufa que retém muito mais calor do que o dióxido de carbono.

Encontrar formas mais úteis de aproveitar toda essa comida desperdiçada tornou-se um desafio cada vez maior.

Em paralelo, a aviação continua a ser um dos sectores mais difíceis de descarbonizar.

Os aviões de longo curso precisam de um combustível com elevada densidade energética, algo que as baterias actuais simplesmente não conseguem oferecer, o que deixa as companhias aéreas com poucas alternativas realistas ao petróleo.

Agora, engenheiros ligaram estes dois problemas de uma forma inesperada. Transformaram resíduos alimentares descartados num combustível sustentável de aviação que, por si só, cumpre as normas do sector - sem necessidade de o misturar com combustíveis fósseis convencionais.

Transformar resíduos alimentares em combustível para jactos

Voar é uma das áreas mais difíceis da economia de “limpar”. Os aviões consomem quantidades enormes de combustível, e não existe uma bateria suficientemente leve para levar um jacto através de um oceano.

Yuanhui Zhang, professor de engenharia agrícola e biológica na University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC), tem trabalhado há anos numa abordagem diferente.

A equipa dele converte desperdício alimentar num combustível que um motor consegue, efectivamente, utilizar.

O processo começa com a liquefacção hidrotermal, uma técnica que recorre a calor e a pressão elevada para imitar a formação natural do petróleo bruto - só que em minutos, em vez de milhões de anos. O resultado é um líquido espesso, com aspecto oleoso.

Depois, uma etapa com catalisador refina esse óleo até cumprir os requisitos de combustível sustentável de aviação. O sistema foi pensado como um circuito fechado: uma bioeconomia circular em que o desperdício de hoje se transforma na energia de amanhã.

Passar os testes mais exigentes da aviação

É aqui que o trabalho se distingue. Muitos combustíveis “verdes” para jactos só funcionam como aditivos, sendo misturados em baixas percentagens com derivados de petróleo porque não conseguem, sozinhos, satisfazer todos os critérios.

O combustível desenvolvido em Illinois dispensou esse apoio. Nos testes, ultrapassou os patamares exigidos para o ponto de inflamação - a temperatura a que os vapores do combustível se inflamam - e para a viscosidade, que indica a facilidade com que o líquido escoa.

Isto significa que, em teoria, poderia alimentar um motor a jacto a 100 percent, sem qualquer adição de combustível fóssil.

Poucos combustíveis produzidos a partir de resíduos atingem esse nível, mesmo depois de trabalhos anteriores terem mostrado que lixo húmido podia ser convertido em misturas de qualidade equivalente a gasóleo.

Melhor do que o combustível de aviação actual

A performance do combustível assenta na sua composição química. Moléculas em anel, conhecidas como cicloalcanos, representam cerca de 70% da mistura, conferindo-lhe a estabilidade e a densidade energética de que os motores a jacto necessitam.

Em comparação com o Jet A convencional - o combustível padrão que os aviões comerciais usam hoje - a versão feita a partir de resíduos alimentares apresentou mais energia por galão e manteve-se líquida a temperaturas mais baixas. Ambas as características são precisamente as que os voos longos exigem.

A resistência ao frio é crítica em altitude. Nas altitudes de cruzeiro, as temperaturas descem muito abaixo de zero, e um combustível que espesse ou forme gel pode privar o motor de alimentação a meio do voo.

Para ser considerado verdadeiro combustível de aviação, um candidato tem de superar uma bateria de verificações impostas por autoridades e organismos de normalização dos EUA. A equipa indicou que o seu combustível cumpriu esses critérios.

Transformar sobras em recursos

Converter resíduos em óleo também gera os seus próprios resíduos.

O método produz um subproduto aquoso, escuro, carregado de compostos tóxicos e nutrientes dissolvidos, e a sua eliminação tem sido, há muito, uma das maiores desvantagens.

Em vez de tratarem esse líquido como lixo, os investigadores procuraram extrair-lhe valor.

Recorrendo à electricidade para impulsionar reacções químicas, recuperaram mais de 90 percent dos ácidos úteis e mais de três quartos dos nutrientes.

Essa mesma etapa produziu hidrogénio suficiente para alimentar a produção do combustível, que precisa de hidrogénio para refinar o óleo.

No fim, uma parte do sistema fornece exactamente aquilo que outra parte consome.

A economia de um combustível mais limpo

Nada disto significa combustível barato já amanhã. Neste momento, a electricidade necessária para recuperar esses subprodutos pode quase triplicar o custo por galão quando comparado com a simples transferência dos resíduos para uma estação de tratamento.

Os investigadores acreditam que essa diferença diminua à medida que a tecnologia evolui.

Com electricidade mais limpa e mais barata, a análise deles indica que o combustível poderia ser vendido por cerca de $3.82 a gallon, tornando-se competitivo com a alternativa fóssil.

O mais inesperado é a conta do carbono. Nos vários cenários modelados pela equipa, o processo poderá ser carbono-negativo, removendo mais gases com efeito de estufa da atmosfera do que aqueles que devolve ao longo do seu ciclo de vida.

A corrida para alimentar voos com lixo está a intensificar-se.

Um estudo recente converteu lixo municipal comum em combustível de aviação, e a via dos resíduos alimentares acrescenta mais uma matéria-prima possível.

Céus mais limpos a partir de resíduos alimentares

Durante anos, dois factores travaram os combustíveis de aviação feitos de resíduos. A qualidade não chegava ao que os motores exigem e o subproduto remanescente era um problema difícil de eliminar.

Este trabalho altera o cenário em ambos os pontos. Os restos de comida podem agora originar um combustível suficientemente limpo para voar por conta própria, e o subproduto problemático passa a ser matéria-prima em vez de poluição.

Há, no entanto, uma limitação do lado da oferta. O mundo não desperdiça comida em quantidade suficiente para substituir todo o combustível de aviação que os aviões consomem. Na prática, este combustível mais limpo deverá, muito provavelmente, ser incorporado em proporções modestas.

Mesmo uma substituição parcial poderia reduzir a pegada de carbono de um sector que, segundo uma análise, está entre os mais difíceis de descarbonizar. Para as cidades, significaria dar utilidade a resíduos que hoje apodrecem em aterros.

“Continuamos a fazer este trabalho numa escala muito pequena”, afirmou Zhang, cujo laboratório já consegue produzir combustível refinado suficiente para testes em motores.

Os ensaios em motores a jacto são o próximo objectivo. O trabalho ainda está longe de estar concluído.