Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Federal do Ceará (UFC) apresentaram uma solução inovadora que promete tornar a produção de etanol no Brasil ainda mais sustentável. A iniciativa, desenvolvida no âmbito do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), financiado pela Shell Brasil e pela FAPESP, combina modelagem matemática e experimentação de bancada para criar geometrias otimizadas em equipamentos de captura de CO₂.
O objetivo é viabilizar um etanol de emissão negativa, com potencial de capturar até 95% do carbono emitido na queima de biomassa de cana-de-açúcar, aumentando a competitividade do biocombustível brasileiro e contribuindo para a transição energética sustentável do país.
Inovação em design de equipamentos de captura de carbono
A grande novidade do projeto está na aplicação da otimização topológica, técnica de design avançada que permite propor configurações geométricas para equipamentos de captura, melhorando o escoamento de gases e a transferência de calor e massa.
O coordenador do projeto, Marcelo Seckler, professor da Escola Politécnica da USP, explica. “A grande inovação do nosso trabalho foi aplicar a otimização topológica, uma técnica avançada de design que nos permitiu propor configurações geométricas para os equipamentos de captura, melhorando o escoamento de gases e a transferência de calor e massa.”
A pesquisa foca em colunas de adsorção em sistemas de leito fluidizado, combinando experimentos de bancada com modelagem multiescala para testar a eficiência do processo. O método busca capturar CO₂ gerado durante a queima da biomassa, tornando a produção de etanol mais econômica e ambientalmente responsável.
Resultados promissores e eficiência energética
Os testes realizados utilizaram sistemas de adsorção por modulação de temperatura (TSA) com zeólita 13X, um adsorvente comercial de alta eficiência. Resultados preliminares indicam que a tecnologia pode capturar até 95% do CO₂ emitido, com custo energético estimado em 55 dólares por tonelada de CO₂ capturada, competitivo frente a métodos tradicionais de absorção líquida.
Sobre os resultados, Seckler afirma. “Mesmo sendo uma simulação combinada com experimentos de bancada, esses resultados são indicativos sólidos do potencial de aplicação em larga escala, com ganhos de eficiência energética e redução de custos.”
O sistema demonstrou ainda capacidade de operar com misturas complexas de gases de combustão, essencial para a adaptação prática às usinas brasileiras.
Desafios técnicos e soluções propostas
Apesar dos avanços, os pesquisadores identificaram desafios importantes. A presença de impurezas como SO₂ e vapor d’água pode reduzir a eficiência de adsorção da zeólita em até 30%. A equipe propõe pré-tratamento dos gases e remoção do vapor d’água como soluções viáveis.
Outro ponto crítico é o consumo energético na regeneração térmica da zeólita, necessária para liberar o CO₂ capturado. Para reduzir custos operacionais, a equipe sugere a inserção de trocadores de calor estratégicos, aumentando a viabilidade econômica do processo.
Potencial de impacto na sustentabilidade
A adoção deste conceito em usinas de etanol pode tornar o biocombustível um combustível de emissão negativa, reforçando o compromisso do Brasil com energia limpa, baixa emissão de carbono e inovação tecnológica.
Seckler destaca. “Ao integrar experimentos de pequena escala com modelagem avançada, conseguimos formular recomendações para projetar sistemas robustos em larga escala, aplicáveis às usinas de etanol. Os resultados são animadores, especialmente porque o setor sucroalcooleiro já faz a queima da biomassa, o que facilita a implementação dessa tecnologia.”
Além do etanol, a tecnologia pode ser aplicada a outras fontes de biomassa, ampliando o impacto positivo para a redução de emissões de gases de efeito estufa e a sustentabilidade do setor energético brasileiro.
Perspectivas para o setor energético e inovação
Especialistas ressaltam que a iniciativa integra tecnologia de ponta, modelagem avançada e experimentação prática, permitindo o desenvolvimento de sistemas robustos e economicamente viáveis. A pesquisa demonstra como a inovação tecnológica pode transformar a matriz energética brasileira, tornando o etanol mais competitivo e contribuindo para as metas climáticas nacionais e internacionais.
Com esta abordagem, o Brasil reforça seu papel como protagonista em energias renováveis, mostrando que é possível aliar eficiência, competitividade econômica e responsabilidade ambiental no setor sucroalcooleiro.