.
Os fornos de gás natural não apenas aquecem sua casa, mas também produzem muita poluição.
Mesmo fornos de condensação modernos de alta eficiência produzem quantidades significativas de condensação ácida corrosiva e níveis insalubres de óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono, hidrocarbonetos e metano. Essas emissões normalmente são lançadas na atmosfera e acabam poluindo nosso solo, água e ar.
Agora, os cientistas do Oak Ridge National Laboratory do Departamento de Energia desenvolveram uma tecnologia complementar acessível que remove mais de 99,9% dos gases ácidos e outras emissões para produzir um forno de gás natural ultralimpo. Essa tecnologia de redução de gás ácido, ou AGR, também pode ser adicionada a outros equipamentos movidos a gás natural, como aquecedores de água, caldeiras comerciais e fornos industriais.
“Assim como os conversores catalíticos ajudam a reduzir as emissões de bilhões de veículos em todo o mundo, a nova tecnologia AGR pode praticamente eliminar os gases de efeito estufa problemáticos e a condensação ácida produzida pelos fornos a gás residenciais novos e existentes de hoje”, disse Zhiming Gao, pesquisador da equipe de Ciência e Tecnologia de Energia do ORNL Diretório. “Um condensado ecológico elimina a necessidade de usar materiais de aço inoxidável resistentes à corrosão para trocadores de calor do forno, o que reduz os custos de fabricação.”
Para demonstrar a eficácia da redução de gás ácido em um forno, os pesquisadores fabricaram um catalisador AGR, o colocaram em um invólucro de metal e instalaram o dispositivo em um forno de condensação padrão de alta eficiência disponível comercialmente. Os resultados após um teste de confiabilidade e durabilidade de 400 horas mostraram que o AGR removeu quase completamente as emissões nocivas do gás de combustão e produziu um condensado não ácido com um nível de pH neutro.
Para examinar a condição interna e a distribuição de fuligem do AGR pós-teste sem danificar os canais de fluxo de gás do dispositivo, os cientistas usaram tomografia computadorizada de nêutrons no reator de isótopos de alto fluxo do ORNL, ou HFIR. Ao contrário dos raios X, os nêutrons podem penetrar no invólucro de metal para gravar imagens que são usadas para produzir representações 2D e 3D do dispositivo usado.
“Essas percepções permitirão projetos de dispositivos AGR aprimorados para um padrão de fluxo de gás mais uniforme e autolimpante”, disse Gao. “Isso também ajudará a aliviar o acúmulo excessivo de fuligem para melhorar o desempenho do forno habilitado para AGR.”
As partículas de fuligem, que normalmente se formam devido à combustão incompleta de hidrocarbonetos, contêm uma quantidade substancial de hidrogênio. Os nêutrons são especialmente bons para detectar e mapear hidrogênio e outros elementos leves.
“A imagem e o mapeamento de nêutrons após o teste AGR forneceram detalhes sobre como o gás de combustão fluiu através do AGR, que revelou o acúmulo pesado de partículas de fuligem no meio do catalisador”, disse Yuxuan Zhang, do ORNL, cientista de instrumentos de nêutrons do HFIR.
A tecnologia AGR permitiria que os fabricantes de fornos usassem materiais mais acessíveis do que os aços inoxidáveis usados na maioria dos trocadores de calor. Essa maior acessibilidade poderia permitir que os fabricantes de fornos vendessem mais fornos de alta eficiência que atendessem aos novos padrões propostos pela Califórnia para emissões de fornos residenciais e comerciais.
“Atualmente, os fornos habilitados para AGR exigiriam a regeneração off-line do dispositivo uma vez a cada três anos sob condições normais de uso”, disse Gao. “A unidade AGR pode ser removida por um proprietário ou técnico e transportada para um local de regeneração e reciclagem. Isso seria semelhante a como os consumidores trazem seus tanques de gás natural vazios para suas churrasqueiras externas a um revendedor para trocá-los por tanques cheios.”
Em 2022, a tecnologia ORNL AGR recebeu o cobiçado prêmio R&D 100 e foi selecionada para investimento direcionado por meio do Programa de Inovação Tecnológica do ORNL.
A pesquisa foi patrocinada pelo DOE Building Technologies Office e utilizou recursos do ORNL’s Building Technologies Research and Integration Center, HFIR e do Center for Nanophase Materials Sciences, ou CNMS.
.
