Tecnologias de combustão podem gerar CO2 praticamente puro para ser estocado ou reutilizado

Equipe do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa estuda as técnicas de oxicombustão e combustão do tipo chemical looping

Agência FAPESP* – Duas tecnologias pouco conhecidas no Brasil capazes de gerar energia, capturar e purificar o dióxido de carbono (CO2), um dos grandes vilões do aquecimento global, estão sendo investigadas por integrantes do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) da Universidade de São Paulo (USP).

“Ambas as tecnologias utilizam o processo de combustão e conseguem gerar CO2 quase puro, sem necessitar de um processo de separação posterior, como membranas. O CO2 sai pronto para ser estocado ou reutilizado”, informa Guenther Carlos Krieger Filho, professor da Escola Politécnica (Poli-USP), onde está sediado o RCGI – um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) apoiado por FAPESP e Shell .

O projeto intitulado “Combustão do tipo Chemical Looping Combustion (CLC) e Oxicombustão com GN e Biogás” vai atuar em duas frentes. Em uma delas, os pesquisadores querem reduzir as emissões de CO2 em usinas, particularmente termoelétricas movidas a gás natural ou biogás, por meio da oxicombustão. “Em geral, a combustão convencional é feita com ar e em seus gases de exaustão, que são os resíduos da queima, são encontrados não apenas CO2, como também nitrogênio (N2) e outros poluentes. No caso da oxicombustão, a queima é feita com oxigênio (O2) puro no lugar do ar, o que resulta apenas em CO2 e vapor d´água”, explica o professor.

Para Krieger Filho, essa é uma das grandes vantagens da oxicombustão. “Na combustão convencional, mais de 70% do gás resultante do processo é composto por nitrogênio. Entretanto, é muito caro comprimir todo esse gás para armazená-lo. Sem contar que o interesse é a obtenção de CO2 para ser armazenado ou usado para outro fim. Com a tecnologia oxicombustão é fácil separar o CO2, porque basta condensar a água.”

O foco do projeto será desenvolver câmaras de combustão capazes de executar essa operação. “A oxicombustão demanda temperaturas muito elevadas e o reator precisa suportar esse estresse térmico. Garantir estabilidade a esse tipo de combustão é o nosso desafio”, relata Krieger Filho. Os experimentos acontecem tanto por meio de modelagem quanto de forma empírica em escala laboratorial. Nesse último caso, os pesquisadores desenvolverão uma câmara de oxicombustão acoplada a uma miniturbina a gás, que irá gerar o CO2 já separado do vapor d´água.

Na parte computacional, a equipe do projeto utilizará a princípio alguns estudos realizados pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos Estados Unidos.

Retrofitting nas usinas

Para adotar a oxicombustão, a usina precisará fazer um retrofitting (adequação da infraestrutura). “É uma tecnologia que pode ser incorporada à estrutura já existente. Entretanto, ela exige a implantação de uma planta criogênica para produzir O2 puro”, conta Krieger Filho. “No projeto pretendemos, inclusive, testar qual seria a concentração tolerável de nitrogênio nesse processo para tentar diminuir os custos da unidade produtiva.”

De acordo com o especialista, a equipe de pesquisadores do RCGI não localizou estudos relativos ao uso de oxicombustão com biogás. “Ao que tudo indica, nosso projeto é pioneiro nessa questão. Em função da necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa, a produção de biogás deve crescer no Brasil, porque ela aproveita os dejetos do agronegócio. Se a usina utilizar biogás e oxicombustão, poderá ficar negativa em termos de emissão de CO.”

A outra tecnologia que será estudada pelos pesquisadores do projeto é a combustão química cíclica (CLC, na sigla em inglês). “Nesse processo temos dois reatores que ficam interconectados. Em um deles, com ar, ocorre a oxidação de uma partícula metálica, que é enviada para o outro reator e cede O2 para a queima do combustível”, explica Fernando Luiz Sacomano Filho, professor da Poli-USP e vice-coordenador do projeto. “Quando os gases de exaustão resfriam, a água se condensa e obtém-se assim o CO2 puro.”

Nesse caso, a usina não precisa instalar uma planta criogênica, porque o O2 é gerado pelo próprio processo de combustão. “Entretanto, a CLC não se adequa ao retrofitting e quem quiser adotá-la precisa modificar a planta industrial”, prossegue Sacomano Filho.

A exemplo do que vai acontecer na parte do projeto voltada à oxicombustão, o objetivo dos pesquisadores é construir reatores por meio de modelagem e de forma empírica em laboratório.

* Com informações da Assessoria de Comunicação do RCGI.