Um método de pré-tratamento simples e barato tem o potencial de reduzir radicalmente o preço do combustível de aviação sustentável (SAF) baseado na biomassa de resíduos de madeira, tornando-o competitivo em termos de custos com o combustível de aviação de base fóssil e, ao mesmo tempo, reduzindo as emissões em até 80%.
O SAF não é uma solução de aviação verde perfeita – na verdade, ainda não existe uma solução perfeita. Usar SAF em vez de combustível de aviação ainda produz dióxido de carbono, mas é um combustível mais puro que produz 3% mais energia enquanto queima de forma mais limpa e com emissões significativamente reduzidas de enxofre e partículas. Elimina todo o custo das emissões do processo de extração e refino de petróleo e, dependendo da matéria-prima utilizada, pode até ser negativo em carbono – tudo sem a necessidade de modificar motores a jato.
Ao contrário dos biocombustíveis, o SAF de segunda geração não utiliza milho, cana-de-açúcar, soja ou outras culturas alimentares. Isto é um terrível desperdício de terra e água. Em vez disso, são utilizadas matérias-primas como resíduos de madeira, bagaço de cana-de-açúcar, restos de milho e outros resíduos baratos e abundantes das operações de moagem.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Riverside, acreditam que o problema está na lignina, um componente estrutural chave nas células vegetais. A lignina é resistente e elástica, dando força às árvores, mas também dificulta a extração de carbono da biomassa para combustível, especialmente quando se trabalha com madeiras mais duras. Na verdade, muitas empresas optam por queimar diretamente a lignina para obter calor e eletricidade. Embora este processo faça sentido do ponto de vista económico, é absolutamente indesejável do ponto de vista ambiental.
No entanto, uma equipe de pesquisa da Universidade da Califórnia, em Riverside, desenvolveu um método de pré-processamento que altera significativamente a equação. Ao adicionar tetrahidrofurano (THF) à água e diluir o ácido durante o pré-tratamento da biomassa, a equipe descobriu que poderia aumentar significativamente a eficiência geral ao utilizar a lignina e os açúcares da biomassa para gerar combustível.
O resultado: a biomassa residual pode trazer mais benefícios para a aviação. O uso de palha de milho pode aumentar o rendimento do combustível em 18% e, com o pré-tratamento com THF, o equivalente de gasolina por tonelada de matéria-prima seca aumenta de 44 galões (167 litros) para 51,8 galões (196 litros). Quanto à madeira resistente de choupo com alto teor de lignina, o rendimento equivalente em gasolina por tonelada de matéria-prima seca chega a 75,9 galões (287 litros), o que é quase o dobro do equivalente em gasolina extraído dos talos de milho por processos tradicionais.
O melhor de tudo é que o pré-tratamento químico com THF é de baixo custo e particularmente fácil de obter porque pode ser produzido a partir de açúcares de biomassa já processados em plantas SAF.
A GlobalAir citou os preços médios do Jet-A nos EUA em US$ 6,45 por galão e os preços médios do SAF em US$ 9,28 por galão no momento da redação deste relatório. A equipe da UC Riverside calculou que seu processo de produção CELF (fracionamento lignocelulósico aprimorado com cosolvente) poderia custar apenas US$ 3,15 por galão.
Isso significa que 80% do combustível de aviação limpo custa metade do preço do combustível de aviação normal? Não; os custos de produção não têm em conta o transporte, a logística, os custos empresariais ou os lucros, e os preços dos combustíveis fósseis ainda beneficiam de enormes economias de escala. Em Novembro de 2021, a Agência Internacional de Energia (AIE) estimou o custo de produção de combustíveis fósseis entre 1,14 e 3,03 dólares por galão, enquanto a mercadoria altamente volátil era vendida por 2,19 dólares por galão na altura, de acordo com o IndexMundi. Sem mencionar que há fatores como vários créditos de biocombustíveis a serem considerados, por isso é difícil determinar o impacto final no preço.
Mas se fizer o que diz, este desenvolvimento faz claramente um melhor uso dos resíduos de madeira e deverá reduzir significativamente o preço do SAF. Dado que o preço é uma grande barreira à adopção desta tecnologia, isto seria um enorme salto em frente no transporte sustentável.
“Comecei este trabalho há mais de uma década porque queria causar impacto”, disse Charles Kai, pesquisador associado e líder da equipe Riverside, em um comunicado à imprensa. "Eu queria encontrar alternativas viáveis aos combustíveis fósseis, e meus colegas e eu fizemos exatamente isso. Usando o CELF, mostramos que é possível produzir combustíveis econômicos a partir de biomassa e lignina e ajudar a reduzir nossas emissões de carbono na atmosfera. A utilização de lignina é fundamental para extrair o que você precisa da biomassa da maneira mais econômica e ambientalmente correta. Projetar um processo que possa utilizar melhor a lignina e os açúcares na biomassa é um dos desafios técnicos mais emocionantes neste campo."
O artigo de pesquisa da equipe foi publicado na revista Energy and Environmental Science.