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Cientistas e líderes da indústria em todo o mundo procuram respostas sobre como tornar a aviação sustentável até 2050 e a escolha de um combustível sustentável viável é um grande obstáculo. Phil Ansell, engenheiro aeroespacial da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, fez um inventário completo das opções para fazer uma avaliação baseada em dados sobre como elas se comparam. Ele analisou mais de 300 projetos de pesquisa de diferentes setores, não apenas aeroespacial, para sintetizar as ideias e tirar conclusões que ajudem a direcionar o diálogo sobre a aviação sustentável para uma solução permanente.
Ansell disse que surgiram vários transportadores de energia importantes, incluindo caminhos de biocombustível de aviação para querosene sintético, caminhos de energia para líquido para querosene sintético, hidrogênio líquido, amônia, gás natural líquido, etanol, metanol e sistemas elétricos de bateria. A Ansell comparou cada um deles ao combustível convencional de turbina de aviação derivado de combustíveis fósseis.
Para cada um dos combustíveis alternativos, a Ansell abordou factores como a forma como as suas propriedades materiais afectam o desempenho da aeronave e o manuseamento de combustível, emissões, custo e escalabilidade, e requisitos de recursos e terrenos, bem como impactos sociais, que podem ser difíceis de medir.
“Sejamos realistas: se quisermos fazer isto em grande escala, precisamos dos três pilares das contribuições ambientais, económicas e sociais, para tornar esse transportador de energia sustentável, e cada interveniente na cadeia de valor vê os desafios de forma diferente”, disse a Ansell. disse. “Como os custos de produção e infraestrutura necessários para adotar uma fonte alternativa de combustível são significativos, as pessoas pensam que só podemos escolher uma, sendo os maiores concorrentes o biocombustível para aviação e o hidrogénio”, disse Ansell. “Mas a escolha não precisa ser mutuamente exclusiva. Por exemplo, podemos usar hidrogênio para produzir combustíveis sintéticos de aviação, como a via energia-líquido, ou usar biomassa para produzir hidrogênio.”
Ansell admitiu que não é isso que ele normalmente estuda, mas suas áreas de pesquisa e ensino em design de aeronaves e aerodinâmica devem considerar de onde virá a energia para tornar o voo possível. Assim, para qualquer combustível associado a um aspecto biológico, a Ansell teve de analisar as tensões que poderia criar para as culturas.
“Apoiei-me em muitas observações da comunidade, especialmente para a questão da mudança no uso da terra”, disse ele. “É tão determinado caso a caso. Fazer uma avaliação ampla não faz justiça, porque as mudanças no uso da terra dependem da sua localização.”
Ansell disse que trabalha com hidrogênio há vários anos e com sistemas de bateria/elétricos antes disso, então ele precisava permanecer objetivo e ter todos os dados para chegar à conclusão.
“Há cerca de oito anos, percebi que os sistemas de baterias são uma solução fantástica. O desafio tecnológico é intransponível. O peso e o volume necessários para as baterias são muito difíceis de fechar. Acho que meus preconceitos decorriam do fato de que Venho estudando o hidrogênio há muito tempo e acho que ele tem um potencial real. Essa é uma das conclusões a que cheguei a partir dos dados e acho que teria aprendido isso de forma independente.”
A Ansell disse que o hidrogênio apresenta desafios de infraestrutura e integração, exclusivos da plataforma da aeronave e exclusivos do manuseio criogênico de combustível nas aeronaves.
“Os desafios tecnológicos do hidrogénio são facilmente solucionáveis. E posso dizer isso com confiança porque fizemos isso como sociedade.” Ele se referiu ao Tupolev 155, uma aeronave em escala comercial que foi pilotada pela antiga União Soviética com hidrogênio líquido na década de 1980 em uma fuselagem relevante. Estudos experimentais ainda mais antigos foram conduzidos pela NASA. “Vai demorar um pouco mais para implementar em escala, mas é factível.”
No estudo, a Ansell examinou inúmeras opções para produzir biocombustível a partir de praticamente tudo, desde resíduos urbanos até algas marinhas.
“Basicamente, qualquer coisa que você possa queimar, gerar energia, decompor, pode ser transformada em combustível de aviação. Já usamos milho para produzir etanol. Mas se você pegar o milho, fermentá-lo e depois transformar esse etanol em combustível de aviação, agora você perdeu a capacidade de alimentar pessoas ou animais com milho. Este é um dos desafios de todos os biocombustíveis de primeira geração.
Ele disse que as pessoas estão tentando usar o restolho, as partes de uma planta de milho deixadas no chão após a colheita para produzir combustível. A palha de milho está cheia de açúcar, mas é difícil de extrair.
Por que um engenheiro aeroespacial está estudando matérias-primas?
“Quero saber o suficiente para interagir com os cientistas que estão lidando com essas opções”, disse Ansell. “E é importante que a comunidade da aviação compreenda onde existem os desafios. Precisamos traçar os limites entre a aeronave como um sistema, a aeronave operando em um espaço aéreo e como isso se conecta com a energia. Com a meta de zero CO2 líquido até 2050 , Quero que a comunidade da aviação reconheça o quão grande é esta tarefa.
“Como sociedade, estamos muitas vezes atentos aos desafios que estão diante de nós, com uma previsão limitada para planear o futuro. Assim, mesmo no que se refere ao efeito dos gases com efeito de estufa, ainda não temos uma apreciação a longo prazo. senso de longo prazo dos danos que isso produz. Temos outras preocupações imediatas nas quais gastar dinheiro. Mas sem essa previsão, vamos lutar e lamentar as decisões de não fazer investimentos e de não levar a sério esses desafios de sustentabilidade da aviação quando ainda tínhamos tempo “Mais uma vez, a Ansell enfatizou que talvez não seja necessário uma solução única para todos os combustíveis. Na verdade, os países podem necessitar de estratégias diferentes, de diferentes taxas de implementação e de adopção de energias renováveis, com base nos seus próprios recursos. Por exemplo, a Dinamarca não tem tanta terra como os EUA e por isso está a fazer grande uso de plataformas de turbinas eólicas offshore.
“Talvez devêssemos aproveitar os nossos pontos fortes. Os EUA têm um dos maiores setores agrícolas do mundo. Podemos ter mais terras do que a Europa que podem ser alocadas para o desenvolvimento de matérias-primas, que podem ser usadas para uma variedade de biocombustíveis para aviação. ou vias de produção de hidrogénio. Em contraste, a Europa tem uma extensa rede de energia limpa e, como tal, está a trabalhar muito na produção de hidrogénio electrolítico.
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