Vias para o vapor descarbonizado
Rumo a um futuro positivo
A nossa ênfase parece, muitas vezes, estar centrada na optimização. Tornar os sistemas de vapor tão eficientes quanto possível continua a ser uma parte fundamental da nosso negócio, e continuará a sê-lo. As razões pelas quais isto faz sentido não desaparecerão quando a utilização de combustíveis fósseis desaparecer.
Qualquer que seja o caminho que uma indústria decida seguir na via da descarbonização, será sempre um primeiro passo fundamental para maximizar a eficiência. Melhorar a forma como o calor é gerado, fornecido e consumido não só reduz os custos de energia actualmente, como também cria a base para as próximas partes do percurso. Mas a eliminação dos combustíveis que emitem carbono é o objectivo final - a descarbonização.
Os riscos são elevados e o desafio é significativo. A energia térmica é vital para tantas indústrias e, com tantas formas diferentes de a utilizar, não existe um caminho único para atingir os objectivos de zero emissões líquidas. O calor é responsável por dois terços de toda a procura de energia na indústria nos EUA, mas apenas 10% dessa procura provém de fontes renováveis. No Reino Unido, a história é semelhante: 70% das necessidades de energia industrial do Reino Unido são para aquecimento.
Porque é que o vapor manteve a posição de liderança?
Não está em causa a forma como o vapor se tornou tão predominante em todos os tipos de indústria. É uma questão de física ou, mais precisamente, de termodinâmica. A capacidade do vapor para transferir energia térmica para onde é necessária é incomparável com qualquer outra coisa. A relativa facilidade com que pode percorrer distâncias - mesmo quilómetros numa grande fábrica - significa que é também um meio tremendamente eficiente. As indústrias não tomam decisões de ânimo leve; se utilizam o vapor, é porque ainda não foi encontrada uma alternativa melhor.
De facto, não é o vapor que precisa de ser descarbonizado. Como defendemos há muito tempo, o vapor é a tecnologia natural no seu melhor desempenho. O problema está na forma como o geramos.
É uma distinção importante, porque muitas vezes o vapor é misturado com os combustíveis fósseis que têm sido tradicionalmente utilizados para o produzir - gás, petróleo e carvão. Sabemos agora que estas fontes de energia estão a prejudicar o nosso planeta, elevando os níveis de gases com efeito de estufa a um ponto que é prejudicial.
O vapor não; não é uma fonte de energia, é um meio de transferência de energia.
Para as inúmeras indústrias que necessitam de vapor para funcionar com os níveis de produção e eficiência que todos nós apreciamos, esta é uma boa notícia. Só precisamos de avançar na via da descarbonização da produção de vapor.
Tal como a roda, o vapor não precisa de ser reinventado
Recue alguns anos e pense em quantos veículos eléctricos (VE) viu no seu dia a dia. Muito poucos, com o motor de combustão interna, alimentado a gasolina ou a gasóleo, completamente dominante. Então, em 2003, a Tesla apareceu em cena e promoveu incansavelmente a promessa de carros movidos a electricidade. Os avanços na tecnologia das baterias e, em última análise, os modelos mais económicos, aumentaram a aceitação das opções descarbonizadas. Actualmente, as vendas de veículos eléctricos estão a aumentar exponencialmente, embora a partir de uma base muito pequena.
Mas uma coisa não mudou: continuam a depender da roda. A física por detrás de um eixo combinado com rodas não mudou muito em mais de 6.000 anos, mas os meios de o alimentar mudaram. E, tal como acontece com a roda, é perfeitamente possível manter todos os benefícios que o vapor oferece, alterando a forma como é produzido.
Cinco vias principais para o vapor descarbonizado
A natureza versátil da utilização do vapor na indústria significa que cada indústria terá de escolher a sua própria via para a descarbonização. Pode nem sequer seguir um percurso linear de A-Z; é mais provável que haja várias medidas que podem ser utilizadas para atingir esse objectivo final.
Mas, se o vapor ainda for considerado uma parte vital das operações dessa indústria, é fundamental encontrar uma forma de o utilizar que não resulte em emissões de carbono (ou que as minimize significativamente). Actualmente, existem cinco concorrentes principais para responder a este desafio.
Electrificação
A utilização de electricidade produzida a partir de fontes renováveis ou de energia nuclear, conhecida como "electricidade benéfica", está na vanguarda. Há várias razões para isso. A primeira é que se trata de uma tecnologia testada e comprovada, com caldeiras eléctricas capazes de converter electricidade em calor com uma eficiência de quase 100%, com perdas mínimas de radiação das superfícies da caldeira. Além disso, há o custo de capital potencialmente atractivo, com um estudo que concluiu que as caldeiras eléctricas são quase 40% mais baratas do que uma caldeira a gás natural equivalente.¹
Outros aspectos positivos são o facto de não serem necessárias alterações nos processos de utilização final, apenas na própria sala da caldeira. Existem opções disponíveis para electrificar outras partes dos processos industriais, mas estas necessitam frequentemente de alterações aos processos e tecnologias de produção existentes.
O principal obstáculo a uma maior utilização desta opção é o facto de a electricidade ser ainda comparativamente mais cara do que os combustíveis fósseis. Mesmo quando este valor diminuir, o que é provável à medida que as energias renováveis aumentam a sua quota de produção de electricidade, as redes terão de ser expandidas para responder ao aumento da procura.
É por isso que se espera que as emissões de CO2 aumentem, temporariamente, enquanto a indústria de produção e distribuição de energia se prepara para a mudança.
Biomassa
Se for produzida de forma sustentável, a biomassa é uma perspectiva promissora para substituir os combustíveis fósseis em algumas indústrias, embora a sua combustão possa ainda emitir carbono, mas a níveis inferiores aos dos combustíveis fósseis. Na Dinamarca, por exemplo, uma empresa de energia já descarbonizou totalmente a sua produção de calor, incluindo o fornecimento de vapor para a indústria, utilizando biomassa em vez de carvão nas unidades de produção combinada de calor e electricidade (PCCE).
Hidrogénio com baixo teor de carbono
Ainda em fase inicial e relativamente caro, o hidrogénio é visto como uma possibilidade real de substituir os combustíveis fósseis em processos de alta temperatura e será capaz de gerar vapor, a qualquer temperatura necessária. Há ainda questões relacionadas com a necessidade de captar algumas emissões durante a sua produção e utilização, e o controlo dos queimadores não é tão simples.
Armazenamento térmico
Este sector emergente das tecnologias limpas é muito promissor, especialmente tendo em conta a natureza intermitente de algumas fontes de energia renováveis. A capacidade de captar electricidade renovável excedentária ou de baixo custo através do aquecimento de um meio de armazenamento a temperaturas até 400 ºC é actualmente muito superior à que se pode obter com as bombas de calor. Estão também a ser desenvolvidos trabalhos sobre a captação do próprio vapor para períodos de curta duração, úteis quando não é necessário num processo contínuo.
Fontes
1Ali Hasanbeigi, Lynn A. Kirshbaum, Blaine Collison, e David Gardiner: Electrificação da indústria dos EUA: Uma abordagem à descarbonização baseada na tecnologia e nos processos, 2021.
Edward Rightor, Andrew Whitlock, e R. Neal Elliott: Eletrificação benéfica na indústria, julho de, 2020
Ricardo: Pathways to Industrial Heat Decarbonisation (Vias para a descarbonização do calor industrial), November 2022.
M. Jibran S. Zuberi, Ali Hasanbeigi, William R. Morrow: Electrificação de caldeiras na indústria transformadora dos EUA, 2021.
Lisa Neusel, Simon Hirzel, Matthias Rehfeldt: Ainda vivo, mas diferente no futuro? Descarbonização de caldeiras industriais a vapor numa perspectiva multidimensional, 2022.