ALTA TAXA DE CRESCIMENTO PROJETADA PARA A INDÚSTRIA DE RESÍDUOS PARA ENERGIA

A indústria de resíduos em energia (WtE) está vendo um potencial de crescimento significativo. Algumas estimativas de crescimento previsto indicam que a indústria crescerá a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de mais de sete por cento até 2024.

Outros mostram um CAGR estimado de cerca de cinco por cento até 2028. Apesar disso, o crescimento do WtE está previsto para ser alto e terá um impacto contínuo na indústria de resíduos e reciclagem.

Potencial de crescimento

As tecnologias WtE atuais destroem ou capturam toxinas do lixo, incluindo chumbo, mercúrio, compostos orgânicos voláteis, halogênios e outros poluentes, filtram produtos químicos prejudiciais, eliminam o odor do aterro sanitário e destroem resíduos contaminados.

De acordo com Megan Wilson, vice-presidente de desenvolvimento corporativo e relações com investidores da Babcock & Wilcox, o crescimento da indústria de transformação de resíduos em energia é impulsionado por vários fatores, e esses fatores podem diferir por região. Na Europa, especialmente no Reino Unido, Escandinávia e outros países da UE, as ações regulatórias têm incentivado menos dependência de deposição de resíduos urbanos em aterros até e incluindo a proibição de novos aterros.

Há um forte senso de responsabilidade social em alguns países que impulsiona os esforços de reciclagem e conservação do solo.

“As usinas de transformação de resíduos em energia se encaixam bem com essa ética porque incentivam a reciclagem e colocam os resíduos não recicláveis ​​em uso benéfico na geração de energia de base e, ao mesmo tempo, protegem o meio ambiente”, disse Wilson. As usinas de transformação de resíduos em energia que a Babcock & Wilcox construiu para seus clientes apresentam controles de poluição de última geração, permitindo que essas usinas gerem energia de base ou forneçam aquecimento urbano, ou ambos, e o façam enquanto controlam as emissões ambientais.

Nos Estados Unidos, existem cerca de 70 plantas WtE atualmente em operação, o que é muito menos do que na Europa. Como Wilson explicou, nos Estados Unidos, os aterros sanitários são mais abundantes e o custo econômico dos resíduos do aterro (sem contar o custo ambiental) é muito menor do que na Europa.

“Ao mesmo tempo, também estamos vendo uma resistência contra a construção de novos aterros nos Estados Unidos porque o público está se tornando mais preocupado com o impacto de longo prazo de enterrar o lixo no solo e uma sensação cada vez maior de que podemos fazer um trabalho melhor de reduzir a quantidade de resíduos que produzimos, reciclando, reutilizando e colocando os resíduos que geramos em um uso benéfico ”, disse Wilson.

Os EUA estão vendo uma discussão cada vez maior por legisladores e legisladores sobre as emissões de metano de aterros sanitários e outras fontes. “O metano é freqüentemente ignorado porque tem vida mais curta na atmosfera do que o dióxido de carbono; no entanto, tem um impacto poderoso ”, disse Wilson. “De acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas das Nações Unidas, o metano tem aproximadamente 84 vezes o Potencial de Aquecimento Global (GWP) do dióxido de carbono em 20 anos. Em termos de Potencial de Aquecimento Global, o metano é responsável por quase um quarto das emissões dos EUA. Aproximadamente um quinto do total das emissões de metano dos EUA provenientes da atividade humana é gerado a partir de aterros sanitários. Não podemos lidar com a mudança climática sem lidar com o metano dos aterros. ”

De acordo com a EPA, há mais de 2.600 aterros sanitários municipais ativos e 3.200 inativos nos EUA. Esses locais emitem coletivamente metano que soma mais de 330 milhões de toneladas de GWP com base em 20 anos a cada ano - aproximadamente igual às emissões de 70 milhões de carros .

“Este problema continua a crescer à medida que mais 140 milhões de toneladas de resíduos são adicionadas aos aterros sanitários anualmente”, disse Wilson.

Como David Roeder, diretor de transição de resíduos da Ecofin explicou, há movimentos pró-reciclagem e anti-aterro em ação simultaneamente.

“Embora tenhamos feito reciclagem e outras iniciativas de redução de resíduos nos EUA por décadas, a força motriz por trás dos esforços crescentes nessas áreas nos últimos anos (e daqui para frente) é o cumprimento das metas de descarbonização e redução de emissões de GEE”, Roeder disse. Simplificando, os resíduos podem ser transformados em uma fonte de energia renovável com menor intensidade de carbono do que os combustíveis fósseis, com emissões reduzidas de GEE. E, há uma confluência de fatores que contribuem para o crescimento deste setor.

Como Roeder apontou, há vários mandatos governamentais em jogo que estão afetando a mudança em direção a mais instalações WtE, incluindo: Padrões federais para combustíveis renováveis ​​feitos de resíduos; processos de licenciamento cada vez mais difíceis para aterros novos ou ampliados; proibições estaduais e locais sobre a introdução de orgânicos em aterros sanitários em um esforço para reduzir a produção de metano do aterro; e padrões de portfólio renováveis ​​exigidos pelo estado para serviços públicos.

“As melhorias tecnológicas também tornaram a transformação de resíduos em energia mais prática e econômica em escala para muitos tipos diferentes de resíduos orgânicos, incluindo resíduos agrícolas, alimentares e florestais”, disse Roeder. Há uma forte demanda por energia derivada de resíduos de clientes governamentais e comerciais, principalmente como forma de reduzir as emissões de GEE das frotas de transporte, bem como de clientes varejistas. Além disso, existem fortes incentivos de crédito de combustível em vigor que fornecem receitas significativas para estimular ainda mais a produção de energia a partir de resíduos.

“Finalmente, as melhorias tecnológicas ampliaram significativamente a energia produzida, do que era simplesmente eletricidade - da incineração de lixo (também conhecido como dinheiro para o lixo) - para uma ampla variedade de energias renováveis, como gás natural renovável, diesel renovável, combustível de aviação sustentável , pellets de madeira renováveis ​​e hidrogênio renovável ”, disse Roeder. “Com mais aplicações potenciais para energia renovável, há um apetite maior para converter resíduos em energia. E essas aplicações adicionais ampliaram o setor de resíduos em energia muito além de projetos meramente localizados em aterros sanitários, para projetos autônomos que evitam que os resíduos cheguem a um aterro.”

Roeder acrescentou um comentário adicional: “As próprias ambições das corporações de reduzir a quantidade de resíduos que vão para o aterro para obter um desempenho ESG mais alto e seus clientes que exigem menos resíduos desnecessários estão desviando os resíduos do aterro para WtE. Essa tendência ainda está em seus estágios iniciais e tem um longo caminho para o crescimento da WtE. ”

Impactos na indústria de reciclagem

Uma coisa sobre a transformação de resíduos em energia que costuma ser esquecida é como ela complementa os programas de reciclagem. As comunidades dos Estados Unidos com instalações de transformação de resíduos em energia realmente veem as taxas de reciclagem aumentar, enquanto a dependência de aterros sanitários diminui.

“Isso porque as tecnologias de combustão de resíduos em energia podem usar resíduos que de outra forma não poderiam ser reciclados - entulhos de construção, plásticos não recicláveis, resíduos perigosos, destroços de tempestades de furacões, madeira e outros materiais - e usá-los como combustível”, Wilson disse. “Os metais podem ser recuperados do processo de transformação de resíduos em energia e os subprodutos desse processo também podem ser reaproveitados, como o asfalto para a construção de estradas. A conversão de resíduos em energia apoia a reciclagem e a economia circular. ”

Robert Laswell, um especialista em energia renovável e sustentabilidade com mais de 10 anos de experiência no espaço de energia solar e renovável, disse que a WtE deve ter um impacto positivo, pois a iniciativa WtE fornece outra alternativa para a indústria de energia, onde grandes investimentos são feitos para para reduzir nossas emissões de GEE.

“O desenvolvimento da tecnologia do conceito WtE e a reciclagem serão a razão de grandes passos na direção de onde podemos reutilizar e converter os resíduos em uma forma utilizável de bens”, disse Laswell. “Essas duas técnicas de gestão de resíduos não têm impacto uma sobre a outra simplesmente porque podem usar diferentes tipos de resíduos.”

Roeder disse que, a curto prazo, para aterros mais antigos e maiores que já produzem quantidades significativas de metano a partir de produtos orgânicos em decomposição, eles podem obter fluxos de receita de royalties com a conversão do metano capturado em eletricidade ou gás natural renovável para venda.

“Esses são frequentemente acordos de 10 a 20 anos que fornecem uma fonte adicional de estabilidade financeira de longo prazo para o aterro sanitário participante”, disse Roeder. A longo prazo, espera-se que a tonelagem do aterro seja adversamente impactada por várias iniciativas atuais, como proibições de introdução de produtos orgânicos, redução do conteúdo de embalagem e estratégias de desvio de resíduos.

Como uma compensação parcial para diminuir a tonelagem de entrada em uma base relativa, Roeder apontou que é amplamente esperado que haverá muito menos licenças de aterro emitidas, o que deve aliviar parte do risco competitivo de base geográfica atual.

“Para empresas de reciclagem que atualmente se concentram em papel, plásticos e metais, existem oportunidades para ampliar suas operações de processamento de resíduos para lidar com resíduos que serão desviados para o setor de energia”, disse Roeder. “Acreditamos que é um cenário realista ver uma consolidação e integração na indústria de gestão de resíduos, em que grandes players oferecem uma gama completa de serviços para empresas e municípios, ou seja, reciclagem, transformação de resíduos em energia e aterro, em vez de se concentrar apenas em uma saída para resíduos. ”

O maior desafio para a reciclagem de resíduos sempre foi como conseguir um processo eficiente de separação e coleta, ao mesmo tempo em que superava os problemas de contaminação. Isso também desempenha um papel nos processos WtE. “Tão verdadeiro quanto isso tem sido para vidro, garrafas de plástico e latas de alumínio, também será verdade - talvez ainda mais - para orgânicos como resíduos relacionados com alimentos, resíduos de madeira e resíduos verdes / de jardim, que coletivamente respondem por quase 60 por cento de resíduos depositados em aterros nos EUA de acordo com a EPA ”, disse Roeder. “Um processo separado e único provavelmente será necessário para lidar com esses resíduos orgânicos de forma eficaz.”

Outra parte crucial da iniciativa WtE é educar as pessoas e as indústrias sobre qual é a forma mais eficiente de descarte de resíduos. Laswell disse que coletar os resíduos separadamente é o primeiro passo crucial que deve ser alcançado. Assim que todas as indústrias e famílias começarem a estar cientes da importância da coleta seletiva, toda a iniciativa terá sucesso.

“A educação nesse assunto específico lhes dará conhecimento, porque todos nós temos que nos preocupar com nossos resíduos”, disse Laswell. “Temos que começar com as indústrias que mais geram resíduos, que receberão um plano de gerenciamento de resíduos exato e como cada resíduo deve ser tratado. Simultaneamente, as pessoas também devem estar perfeitamente cientes de como seus resíduos devem ser descartados para obter os benefícios deles. ”

Progresso contínuo

Wilson vê um enorme potencial de crescimento em energia renovável, incluindo transformação de resíduos em energia. Babcock & Wilcox está atualmente buscando oportunidades de WtE nos Estados Unidos, Caribe, América do Sul, América Latina, Ásia, Europa e Oriente Médio.

“Além da combustão de resíduos para geração de calor e energia, também vemos um crescente potencial de mercado futuro para combustíveis derivados e sintetizados criados a partir de resíduos sólidos urbanos, como gás de síntese, etanol ou hidrogênio, que podem ser usados ​​para gerar energia, abastecer veículos e aplicações industriais ”, Disse Wilson.

O especialista em materiais sustentáveis ​​da PA Consulting, Tony Perrotta, disse que será necessário prestar muita atenção ao cenário regulatório em mudança, bem como à fronteira de tecnologia enfrentada pela indústria de WtE. Por exemplo, há um interesse crescente em combustíveis sintéticos e processos de resíduos em combustíveis, mas o envolvimento do governo será fundamental nessas áreas.

“Uma série de alavancas globais estão se combinando para mostrar suporte para o crescimento do segmento WtE”, disse Perrotta. “Você tem uma quantidade sem precedentes de resíduos compostos por uma infraestrutura de reciclagem levada ao limite. Combine isso com uma aversão crescente pela exportação de resíduos e uma sede quase infinita por energia e o crescimento faz sentido. ”

No momento, a maioria das plantas WtE dos EUA está localizada ao longo da costa leste, especialmente nos estados da Flórida e da Nova Inglaterra, onde os resíduos de aterro são mais caros ou ambientalmente problemáticos.

“Achamos que pode haver um mercado para transformação de resíduos em energia em todo o país”, disse Wilson. “Em nossas conversas com os legisladores, enfatizamos que, como parte de uma política abrangente de energia limpa, o governo dos EUA deve tomar medidas para incentivar a redução das emissões de metano dos aterros, construindo novas usinas WtE e apoiando a reciclagem.”

por MAURA KELLER da American Recycler

EUA identifica aterros “superemissores”

Pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato e Aviação Científica da NASA descobriram que alguns aterros sanitários dos Estados Unidos vazam metano a taxas seis vezes maiores que as estimativas da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA).

Os aterros sanitários podem causar muito mais danos ao planeta do que as agências reguladoras estão cientes, de acordo com uma pesquisa aérea de anos encomendada pelos reguladores de qualidade do ar da Califórnia. Uma pesquisa realizada por pesquisadores do Jet Propulsion Laboratory da NASA e da empresa de detecção de vazamentos Scientific Aviation descobriram que os chamados aterros “superemissores” eram responsáveis ​​por 43% das emissões medidas do potente gás de efeito estufa – metano – ultrapassando os setores de combustível fóssil e agrícola, vazando metano a taxas de até seis vezes as estimativas em nível de instalação da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos. Os dez maiores aterros emissores de metano bombeiam o gás a taxas médias de 2,27 vezes as estimativas federais, que são produzidas por empresas de resíduos que usam a metodologia EPA.

A pesquisa dos EUA pode ter implicações globais de amplo alcance, mostrando que o aterro sanitário está desempenhando um papel maior na aceleração da mudança climática do que os reguladores anteriormente acreditavam. As pesquisas também podem revelar que as diretrizes das Nações Unidas para estimar as emissões de metano que são seguidas pelos principais governos, incluindo os Estados Unidos e a União Europeia, que tiveram que ser adaptadas. O Painel Internacional das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (IPCC) emitiu diretrizes para os estados em 2006 sobre como estimar as emissões de metano de aterros sem medições diretas, como levantamentos aéreos. As diretrizes sugerem fazer estimativas usando fatores como a quantidade e o conteúdo dos resíduos armazenados no local e as taxas assumidas de decomposição dos resíduos.

As concentrações de metano na atmosfera têm aumentado rapidamente nos últimos anos, alarmando os governos mundiais que buscam limitar o aquecimento global sob o Acordo de Paris de 2015. A questão preocupante: o metano retém muito mais calor na atmosfera do que o dióxido de carbono, embora por um período de tempo mais curto. Uma tonelada de metano causa cerca de 25 vezes mais danos ao clima em um período de 100 anos do que uma tonelada de dióxido de carbono, de acordo com a EPA. Medir essas concentrações na atmosfera é relativamente fácil, mas rastrear as fontes das emissões é difícil. Essa dificuldade se tornou um grande obstáculo para os formuladores de políticas globais que desejam conter o problema.

Brasil

No Brasil, em 2020, foram gerados 79,6 milhões de toneladas de resíduos sólidos urbanos, e segundo a ABRELPE (Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais), a geração de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) no país apresenta uma curva ascendente e tem registrado aumento tanto nas quantidades totais, quanto nos valores per capita.

Em 2019, o setor de resíduos respondeu por 4% [1] do total de emissões de gases de efeito estufa no Brasil, o que corresponde a 96 milhões de toneladas de CO2 eq emitidas. Ao considerar o ano de 2010 como um referencial, registramos um aumento de 23% nas emissões, com dois terços destas sendo provenientes de atividades de disposição final, incluindo aterros sanitários, aterros controlados e lixões.

No Brasil, os sistemas de captura e aproveitamento do biogás em aterros sanitários ainda não são uma realidade em todas as unidades. De acordo com a plataforma da Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Clima [2], existem 49 projetos de recuperação de biogás registrados no país. A ausência de um sistema de coleta de gás resulta na emissão de 1.170 kg CO2 eq/ton, ou 47 kg CH4/ton (28 vezes mais potente do que o dióxido de carbono), enquanto sua presença resulta na emissão de 819 kg CO2 eq/ton, ou 33 kg CH4 /ton [3]. Como vimos, o encerramento das áreas de disposição inadequada é urgente e deve ser priorizado sob todos os aspectos, entretanto, a transição para os aterros sanitários deve ser acompanhada de medidas de mitigação de emissões, combinadas com projetos de valorização prévia dos resíduos sólidos conforme determina a PNRS.

De acordo com a gravimetria, a fração orgânica responde por cerca de 45% de todos os resíduos gerados no país, isto é, pouco mais de 36 milhões de toneladas de restos de alimentos e resíduos de poda, as quais são, majoritariamente, enviadas para disposição final e, logo, fonte de emissões de GEE.

Alternativamente, processos como digestão anaeróbica, tratamento mecânico biológico com recuperação da fração orgânica, e a própria compostagem, evitam emissões em uma proporção de 2,3 kg CH4/ton a partir da digestão anaeróbica e 3 kg CH4/ton por meio da compostagem.

O setor de resíduos é, portanto, transversal a diversas questões ambientais, sociais e econômicas e, apesar do impacto subestimado, sua contribuição para mitigação das mudanças climáticas é considerável, além de ser um potencial contribuinte para compensação junto a outros setores.

[1] Sistema de Estimativas de Emissões e Remoções de Gases de Efeito Estufa (SEEG), disponível em: https://seeg-br.s3.amazonaws.com/Documentos%20Analiticos/SEEG_8/SEEG8_DOC_ANALITICO_SINTESE_1990-2019.pdf.

[2] Disponível em: https://cdm.unfccc.int/Projects/projsearch.html

[3] Informação disponível na “Estratégia para desvio dos resíduos orgânicos- coleta, tratamento, reciclagem e os desafios e oportunidades para a cidade de São Paulo”.

Fonte: WMW – Waste Management World.

Traduzido e adaptado por Renata Mafra

Foi concedido contrato de $ 6,4 bilhões para o Projeto de Limpeza de Idaho do Departamento de Energia dos EUA

Jacobs foi premiado com o Projeto de Limpeza de Idaho no Laboratório Nacional de Idaho.

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Jacobs foi premiado com o Projeto de Limpeza de Idaho (ICP) no Laboratório Nacional de Idaho (INL), como o sócio majoritário da Idaho Environmental Coalition LLC (IEC), que inclui membros da Jacobs e North Wind Portage Inc. Jacobs tem apoiado o Departamento dos EUA da missão do Gabinete de Gestão Ambiental (EM) da Energia (DOE) no ICP desde 2005.

O DOE estima o valor do contrato em US$ 6,4 bilhões, a ser concedido ao longo de um período de 10 anos.

"Jacobs dá as boas-vindas à oportunidade de parceria com o DOE para avançar na restauração do ICP para reutilização benéfica para a comunidade de INL e Idaho Falls", disse Jacobs Critical Mission Solutions SVP, North American Nuclear Karen Wiemelt. "Junto com o DOE, Jacobs usará nossas soluções baseadas em tecnologia para reduzir o legado ambiental da Guerra Fria, apoiar empregos de alta qualidade na região e proteger o Aquífero Snake River Plain, um elemento crítico da indústria agrícola de Idaho."

O ICP está focado na redução de riscos para os trabalhadores, o público e o meio ambiente e envolve a limpeza ambiental segura do local do INL, contaminado com resíduos legados gerados a partir do Projeto Manhattan, reatores de pesquisa de propriedade do governo, reprocessamento de combustível nuclear irradiado, pesquisa de laboratório e missões de defesa em outros locais do DOE.

O trabalho a ser executado no âmbito do novo contrato do Projeto de Limpeza de Idaho (ICP) incluirá o seguinte: Operações da Unidade Integrada de Tratamento de Resíduos; Gestão de combustível nuclear gasto; Transuranic e disposição e gestão de resíduos de baixo nível; Descontaminação e desativação de instalações; Atividades de remediação ambiental; Infraestrutura das instalações.

De acordo com o DOE, o contrato de limpeza apoiará aproximadamente 1.900 empregos pagando os salários vigentes, com os trabalhadores mantendo o direito de se sindicalizar e negociar coletivamente. Os trabalhadores representados por sindicatos representam atualmente aproximadamente 43% da força de trabalho total.

A Coalizão Ambiental de Idaho entregará o ICP sob o Modelo de Contratação do Estado Final do DOE. A concessão única de contrato de entrega / quantidade indefinida permite que o DOE, a IEC e as partes interessadas do projeto colaborem para definir os estados finais necessários para concluir o trabalho no ICP.

Retorno sobre os investimentos no negócio de coleta de lixo

Sólido crescimento a curto prazo previsto pela Zacks Investement Research Firm para empresas de gestão de resíduos de capital aberto

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A Zacks Investment Research é uma empresa americana dedicada à produção de pesquisa independente e conteúdo relacionado a investimentos. Uma publicação recente deles enfoca a indústria de resíduos, os desenvolvimentos atuais e a atratividade para investir em empresas de capital aberto no negócio de resíduos.

A publicação explica para o mercado americano: O surto de coronavírus exigiu o descarte adequado de resíduos. Na verdade, as empresas de gerenciamento de resíduos estão em vantagem em situações como a pandemia contínua, já que os funcionários da área de saúde precisam descartar as máscaras, luvas, roupas, seringas e outros equipamentos médicos usados ​​de maneira adequada para conter a disseminação da infecção. Iniciativas governamentais, bem como regras e regulamentos rígidos para promover mecanismos sustentáveis ​​de gestão de resíduos e controlar o despejo ilegal de lixo, também devem ajudar a indústria.

A crescente adoção de técnicas de reciclagem e o desenvolvimento de tecnologias e soluções avançadas de coleta de lixo são tendências-chave na indústria. A reciclagem continua sendo uma área de grande crescimento, com a maioria dos participantes do setor tomando medidas de reciclagem de resíduos sólidos urbanos e de resíduos industriais não perigosos. As crescentes preocupações ambientais, a rápida industrialização, o aumento da população e um aumento esperado de resíduos não perigosos como resultado do rápido crescimento econômico devem aumentar as oportunidades de negócios para as empresas de gerenciamento de resíduos.

O portfólio „Zacks Waste Removal Services Industry“ atualmente carrega um Zacks Industry Rank # 124, o que o coloca entre os 49% melhores entre mais de 250 setores Zacks e indica perspectivas de crescimento sólido a curto prazo.

Fonte: /waste-management-world.com

A verdade científica sobre o desperdício em energia

Um novo relatório do The City College de Nova York afirma que o desperdício em energia desempenha um papel fundamental na redução dos gases de efeito estufa e complementa os esforços de reciclagem.

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Instalações de transformação de resíduos em energia oferecem proteção ambiental significativa, reduzem as emissões de gases de efeito estufa e desempenham um papel complementar importante nos esforços de reciclagem, de acordo com um novo relatório do City College of New York que revisou os estudos científicos mais atualizados da indústria .

O relatório, "The Scientific Truth about Waste-to-Energy", do professor CCNY e engenheiro químico Dr. Marco J. Castaldi, apela a dezenas de análises científicas independentes para oferecer uma avaliação abrangente da influência do lixo para energia na sustentabilidade ambiental e saúde pública.

"Minha esperança são decisões políticas baseadas em fatos comprovados, ao invés de alegações infundadas"

"Nos últimos anos, tornou-se evidente que os formuladores de políticas locais que lutam para administrar os desafios assustadores da gestão de resíduos estão fazendo isso com informações desatualizadas ou errôneas", disse Castaldi. "Este relatório é um esforço para fornecer aos funcionários uma única fonte de informações confiáveis ​​que tire suas conclusões de uma ampla gama de pesquisas e tenha sido submetido a rigorosos exames por especialistas no assunto de diversas origens e organizações. Minha esperança é que, no futuro, os funcionários estará bem posicionada para tomar decisões políticas com base em fatos comprovados, em vez de alegações infundadas. "

O mundo atualmente tem mais lixo do que em qualquer momento da história - com os EUA gerando quase 300 milhões de toneladas por ano, de acordo com os números mais recentes da EPA. As instalações de transformação de resíduos em energia geram energia renovável a partir de resíduos não recicláveis ​​e não compostáveis ​​que, de outra forma, seriam depositados em aterro. O relatório de Castaldi observa que a quantidade de resíduos a serem depositados em aterro pode ser reduzida em até 90% ao empregar resíduos para energia.

O relatório destaca os principais benefícios do uso de tecnologia de transformação de resíduos em energia, incluindo reduções significativas nas emissões de gases de efeito estufa (GEE), a compatibilidade da indústria com a reciclagem e forte correlação com o aumento da reciclagem nos EUA e uma redução significativa na vasta extensão de terra dos EUA que está sendo consumido por aterros, que são uma fonte significativa de metano, um poderoso GEE. Também inclui estudos científicos revisados ​​por pares que mostram que as instalações de transformação de resíduos em energia não afetam adversamente a saúde humana e que o processo de conversão altamente regulamentado tem um impacto insignificante na qualidade do ar em comparação com as emissões de caminhões e outros tipos de poluição do ar relacionados ao tráfego.

O relatório chega em um momento crítico, com novos compromissos federais para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e uma compreensão crescente das limitações de contar apenas com programas de redução, reutilização e reciclagem. Além disso, as Nações Unidas divulgaram um relatório este mês destacando a importância de reduzir as emissões de metano para desacelerar o aquecimento global.

Uma pesquisa independente conduzida em todo o mundo estabeleceu que a tecnologia moderna de controle de emissões e padrões regulatórios rígidos garantem que o processo de conversão de resíduos em energia seja realizado de uma forma que proteja efetivamente a saúde pública e o meio ambiente, concluiu o relatório.

"Até que as práticas globais de fabricação e embalagem mudem drasticamente, teremos que lidar com quantidades significativas de resíduos não recicláveis. Nesse ínterim, existem apenas duas maneiras de gerenciar os resíduos não reciclados que nossa sociedade produz: aterro ou usá-los para gerar energia com segurança, "disse o professor Ashwani Gupta da Universidade de Maryland, membro do painel de revisão por pares. "Todos os estudos confiáveis ​​conduzidos sobre este assunto concluíram que a conversão de resíduos em energia é preferível a deposição em aterro."

O controverso futuro da energia nuclear nos Estados Unidos

À medida que a crise climática se agrava, cada vez mais se discute o papel da energia nuclear no combate a esse problema.

Dois reatores nucleares em construção na Usina Vogtle, no estado da Geórgia, nos Estados Unidos. O empreendimento estourou o orçamento em bilhões de dólares e está atrasado há anos.

FOTO DE GEORGIA POWER COMPANY

O presidente Joe Biden estabeleceu metas ambiciosas para conter as mudanças climáticas: reduzir pela metade as emissões de carbono dos Estados Unidos até 2030 e zerar as emissões líquidas de carbono em sua economia até 2050. O plano prevê que, até 2035, a geração de energia elétrica se torne uma atividade que não emite carbono. De acordo com analistas, esse é o setor econômico mais fácil de ser transformado em ecologicamente correto.

De onde virá toda essa energia elétrica limpa?

Alguns números da Agência de Administração de Informações de Energia dos Estados Unidos (EIA) ilustram o desafio. Em 2020, os Estados Unidos geraram cerca de quatro trilhões de quilowatts-hora de energia elétrica. Cerca de 60% foram produzidos com a queima de combustíveis fósseis, principalmente gás natural, em cerca de 10 mil geradores, de grande e pequeno porte, em todo o país. Toda essa energia elétrica precisará ser substituída — e sua produção também precisará aumentar, pois a demanda por eletricidade deve ser maior, principalmente se for utilizada para abastecer mais carros.

Fontes de energia renováveis, como energia solar e eólica, cresceram mais rápido do que o esperado. Somadas à energia hidrelétrica, ultrapassaram o carvão pela primeira vez em 2019 e agora produzem 20% da energia elétrica dos Estados Unidos. Em fevereiro, a EIA projetou que as energias renováveis seriam responsáveis por mais de 40% da produção até 2050 — um crescimento notável, talvez, mas ainda bastante aquém do necessário para uma rede elétrica sem carbono até 2035 e para impedir a crise climática.

Esse enorme desafio recentemente levou alguns ambientalistas a reconsiderarem uma alternativa vista há muito tempo com desconfiança: a energia nuclear.

Em outubro de 2020, um rotor de turbina foi instalado na Unidade 4 da Usina Vogtle, um dos dois reatores em construção. FOTO DE GEORGIA POWER COMPANY

A energia nuclear tem muito a seu favor. Sua pegada de carbono é equivalente à da energia eólica, menor do que a da solar e, em ordens de magnitude, menor do que a do carvão. As usinas nucleares ocupam muito menos espaço na paisagem do que as usinas solares ou eólicas e produzem energia também à noite ou em dias sem vento. Em 2020, elas geraram a mesma quantidade de energia elétrica nos Estados Unidos que as energias renováveis, um quinto do total.

Mas muitos discutem se a energia nuclear deve representar grande parte da solução climática nos Estados Unidos. Hoje, o projeto da maioria das usinas nucleares norte-americanas está ficando obsoleto e apenas uma foi construída nos últimos 20 anos. Os defensores da energia nuclear agora estão apostando em projetos de última geração, como versões menores e modulares de reatores convencionais de água leve ou reatores avançados projetados para serem mais seguros, mais baratos e mais flexíveis.

“Inovamos tão pouco nos últimos 50 anos, que ainda temos muito pela frente”, diz Ashley Finan, diretora do Centro Nacional de Inovação em Reatores do Laboratório Nacional de Idaho.

No entanto, a expansão da energia nuclear esbarra em alguns obstáculos importantes, e as eternas preocupações com segurança e resíduos radioativos podem não ser os mais significativos: os críticos também afirmam que os reatores nucleares são simplesmente muito caros e sua construção é demorada para serem de alguma utilidade na crise climática.

O presidente Dwight Eisenhower fez o discurso “átomos pela paz” antes da Assembleia Geral das Nações Unidas em 8 de dezembro de 1953, oito anos depois de duas cidades japonesas terem sido destruídas pelas bombas atômicas norte-americanas e enquanto os Estados Unidos e a União Soviética se preparavam para uma guerra nuclear.

FOTO DE IAEA IMAGEBANK, UNITED NATIONS, NEW YORK

Bombas em relhas de arado

Um reator de teste no Laboratório Nacional de Idaho, onde Finan agora trabalha, produziu energia elétrica a partir de energia nuclear pela primeira vez em 1951. O feito não demorou a ser enaltecido no famoso discurso do presidente Dwight Eisenhower “átomos pela paz” nas Nações Unidas em 1953. Arjun Makhijani, físico nuclear que dirige o Instituto de Pesquisa Energética e Ambiental (IEER), um instituto sem fins lucrativos, ressalta que o discurso foi feito logo após um teste termonuclear na União Soviética, quando o medo da bomba atômica estava no auge.

“Basicamente, ele disse que o tema era muito triste e sombrio — queria dizer algo positivo”, explica Makhijani. O discurso de Eisenhower deu início a uma nova era nuclear: o interesse global por esse tipo de energia aumentou significativamente e países ao redor do mundo começaram a construir grandes reatores, muitas vezes com tecnologia e know-how dos Estados Unidos.

Em 1996, a energia nuclear fornecia 17,6% da energia elétrica mundial. Hoje, esse número caiu para cerca de 10%. O acidente de Fukushima em 2011 foi uma das principais razões para esse declínio. Os 48 reatores nucleares do Japão permanecem praticamente desativados desde então. A Alemanha desativou 11 de seus 17 reatores e pretende desativar os seis restantes até 2022. A Bélgica, a Espanha e a Suíça também estão encerrando seus programas nucleares.

Os Estados Unidos, de longe o maior produtor mundial de energia elétrica por termonucleares, têm atualmente 94 reatores em 28 estados. Mas após o acidente na Usina Three Mile Island em 1979, quando um reator quase derreteu por completo perto de Middletown, no estado da Pensilvânia, o entusiasmo pela energia nuclear diminuiu.

O tempo médio de operação das usinas norte-americanas é de 39 anos e elas têm autorização para operar por 40 anos. Na última década, pelo menos cinco foram desativadas antes do previsto, em grande parte porque os custos de manutenção e fontes de energia mais baratas tornaram sua operação muito dispendiosa.

O fechamento mais recente ocorreu na semana passada, em 30 de abril, quando o segundo dos dois reatores foi desligado na usina de Indian Point, no rio Hudson, ao norte da cidade de Nova York. Até alguns anos atrás, esses reatores forneciam um quarto da energia da cidade. Em todo o país, a EIA prevê que a geração de energia nuclear diminua 17% entre 2018 e 2025.

Em uma cerimônia de agradecimento aos trabalhadores da usina nuclear de Indian Point, capacetes foram pendurados em uma cerca para representar a perda de empregos. A usina, que já forneceu um quarto da energia da cidade de Nova York, fechou em 30 de abril de 2021.

FOTO DE KENA BETANCUR, GETTY IMAGES

Atrasos e gastos acima do orçamento

Embora a oposição de ambientalistas possa ter sido o principal fator que impediu o desenvolvimento nuclear nas décadas de 1980 e 1990, atualmente o maior desafio podem ser os custos. Poucas usinas nucleares foram construídas nos Estados Unidos recentemente porque sua construção no país é muito cara, o que eleva o preço desse tipo de energia.

Jacopo Buongiorno, professor de ciência nuclear e engenharia do MIT, liderou um grupo de cientistas que recentemente concluiu um estudo de dois anos sobre o futuro da energia nuclear nos Estados Unidos e na Europa Ocidental. Eles constataram que “sem redução de custos, a energia nuclear não terá um papel significativo” na descarbonização do setor de energia.

“No Ocidente, a indústria nuclear perdeu substancialmente sua capacidade de construir grandes usinas”, diz Buongiorno, apontando para o esforço da Southern Company em adicionar dois novos reatores à Usina Vogtle em Waynesboro, Geórgia. Eles estão em construção desde 2013, já ultrapassaram o orçamento em bilhões de dólares — o custo mais que dobrou — e o cronograma das obras está atrasado. Na França, classificada em segundo lugar depois dos Estados Unidos em geração de energia nuclear, um novo reator em Flamanville registra um atraso de dez anos e está mais de três vezes acima do orçamento.

“Claramente perdemos o know-how da construção de usinas nucleares tradicionais em escala de gigawatts”, afirma Buongiorno. Como nenhuma nova usina é construída nos Estados Unidos há décadas, fato constatado por ele e seus colegas, as equipes que trabalham em um projeto como o da Vogtle não passaram pelo processo de aprendizado necessário para realizar o trabalho com eficiência. Isso causa atrasos no cronograma das obras e, consequentemente, aumento dos custos.

Em outros lugares, os reatores ainda são construídos a um custo mais baixo, “principalmente em locais onde as obras ficam dentro do orçamento e do cronograma”, explica Finan. A China e a Coreia do Sul são os países onde isso mais acontece. (Sem parcialidade, diversos reatores em grande escala da China também estouraram o orçamento e apresentaram atrasos.)

“Na Ásia, o custo da energia nuclear representa um quarto, ou menos, da energia produzida nos novos empreendimentos do Ocidente”, diz Finan. A mão de obra muito mais barata é um dos motivos, de acordo com Finan e o relatório do MIT, mas a gestão de projetos mais eficiente também tem grande influência.

O estudo do MIT sugere que padronizar projetos de reatores e construir o mesmo reator repetidas vezes são essenciais para redução dos custos. Os pequenos reatores modulares (SMRs na sigla em inglês) podem ser uma saída. A produção desse tipo de reator normalmente não ultrapassa 300 megawatts, comparado aos 1.000 megawatts de uma usina nuclear tradicional. O tamanho reduzido, explica Buongiorno, pode permitir que os componentes desses reatores sejam construídos em fábricas, possibilitando economias na produção e reduzindo o cronograma das obras e os imprevistos. Além disso, os pequenos reatores podem ser utilizados individualmente ou combinados para formar uma única grande usina.

Nos Estados Unidos, uma empresa chamada NuScale teve a certificação de projeto de seu SMR aprovada pela Comissão Reguladora Nuclear, a primeira e única empresa a obter essa certificação. Seu reator é uma versão em miniatura de um reator tradicional, no qual a água pressurizada resfria o núcleo onde ocorre a fissão nuclear. Mas no projeto da NuScale, o reator inteiro fica imerso em uma piscina para protegê-lo de um derretimento acidental.

A empresa NuScale prevê construir 12 desses reatores para produzir 720 megawatts no Laboratório Nacional de Idaho como projeto piloto. Ela recebeu financiamento do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), que aprovou o valor de até US$ 1,4 bilhão para ajudar a apresentar a tecnologia. A NuScale planeja vender a usina para um consórcio de energia chamado Utah Associated Municipal Power Systems.

No ano passado, oito das 36 concessionárias do consórcio desistiram do projeto, culpando os custos. A empresa anunciou recentemente que o projeto seria adiado para 2030 e o custo aumentaria de US$ 4,2 bilhões para US$ 6,1 bilhões.

Aqueles que são contra o uso de energia nuclear citam essa última decepção como mais um exemplo do motivo de a energia nuclear não estar à altura da tarefa.

“Se o primeiro SMR não for construído até o fim da década de 2020, e for necessário ativá-lo e ainda estruturar toda uma nova cadeia de abastecimento global, será possível zerar as emissões até 2035?” pergunta Makhijani do IEER. “Não dará tempo de fazer uma contribuição significativa.” Ele acrescenta que o extenso histórico de custos extras e atrasos do setor é especialmente problemático quando se considera os compromissos climáticos. “Não há espaço para erros graves.”

A usina nuclear de San Onofre foi fechada em 2013, levando a um aumento nas emissões de dióxido de carbono na Califórnia. FOTO DE MIKE BLAKE, REUTERS

Uma rede variável e incerta

Em uma rede elétrica, o fornecimento deve corresponder precisamente à demanda em constante oscilação. Atualmente, não há grandes reservatórios para armazenamento de elétrons, como os que temos para água. As energias renováveis dificultam esse equilíbrio porque a quantidade de energia elétrica produzida varia — quando está nublado ou não está ventando, a rede precisa de mais energia proveniente de outras fontes.

O futuro da energia nuclear dependerá, em parte, de sua capacidade de equilibrar uma rede que depende cada vez mais de fontes renováveis. A energia nuclear é tradicionalmente considerada uma fonte de energia de carga básica — os reatores funcionam na maior parte do tempo para que os altos custos fixos sejam distribuídos pelo maior número de quilowatts-hora. Ao contrário das turbinas a gás, que podem ser ligadas e desligadas em segundos para “acompanhar a demanda”, os reatores levam uma hora ou mais para reduzir sua produção pela metade.

Não é que os reatores não conseguem acompanhar a demanda; eles são apenas mais lentos. “Eles conseguem e fazem porque é preciso”, explica Buongiorno. “Só que nunca é uma proposta econômica atraente.”

No fim de 2020, o DOE concedeu US$ 80 milhões a duas empresas que trabalham em projetos de reatores avançados destinados, em parte, a solucionar esse problema. A primeira, TerraPower, startup fundada por Bill Gates, está trabalhando em um reator refrigerado a sódio que, em vez de utilizar seu calor diretamente para acionar uma turbina e gerar eletricidade, armazena-o em um tanque de sal fundido, onde pode ser aproveitado para gerar energia elétrica quando necessário.

A segunda concessão foi destinada a uma empresa chamada X-energy com um reator refrigerado a gás que opera em temperaturas extremamente altas, produzindo vapor que pode ser utilizado em processos industriais e também para a geração de energia elétrica. Essa capacidade de “alteração da carga”, afirmam Finan e Buongiorno, pode ajudar os reatores nucleares a administrar a demanda variável de eletricidade — ao mesmo tempo em que ajuda a descarbonizar o setor. Reatores pequenos podem até mesmo ser instalados ao lado de uma fábrica que utiliza tanto calor quanto eletricidade. Contudo, os rejeitos radioativos de alta periculosidade produzidos por fábricas desse tipo precisariam ser transportados até uma central de gestão de resíduos.

Embora promissores, nenhum desses novos projetos está progredindo rápido o suficiente para possibilitar o cumprimento das metas de Biden. A decisão de apoiar esses dois projetos-piloto, cuja operação está prevista para até 2028, foi chamada pelos oficiais do DOE de a “estratégia mais ousada até o momento”.

Enquanto isso, há uma forma mais direta de equilibrar a variabilidade das energias renováveis: armazenar energia elétrica em baterias. O mercado de armazenamento em bateria em grande escala está explodindo: aumentou 214% em 2020. Além disso, a EIA prevê que a capacidade das baterias passe dos atuais 1,6 mil para 10,7 mil megawatts até 2023.

Makhijani acredita que a energia nuclear não será necessária para equilibrar a rede. Um estudo realizado por ele em 2016 para o estado de Maryland constatou que o aumento do armazenamento em bateria, combinado com incentivos aos consumidores para reduzir o uso de eletricidade nos horários de pico, quase permitiria às concessionárias equilibrar a variabilidade das energias renováveis.

Elas somente precisariam armazenar um pouco de energia na forma de hidrogênio, que pode ser produzido pela passagem de eletricidade renovável na água e, posteriormente, sua conversão novamente em eletricidade em uma célula de combustível. Atualmente, o processo é muito caro, diz Makhijani, mas “desde que não seja uma quantidade gigantesca, é acessível”.

Uma janela de oportunidade

A energia nuclear pode ser uma grande protagonista nas próximas décadas em todo o mundo. A China, o maior emissor de gases de efeito estufa, aumentou sua produção nuclear em 6% em 2020 e atualmente tem 17 novos reatores em construção, de acordo com o grupo comercial denominado Associação Nuclear Mundial. A Índia está construindo seis. É improvável que os Estados Unidos cheguem a esse número tão cedo.

Especialistas discordam sobre a necessidade de construir novas usinas nucleares nos Estados Unidos. Alguns modelos sugerem que seria possível, com as políticas adequadas, cumprir a meta de Biden de descarbonizar a rede até 2035 apenas com a expansão das energias renováveis.

As usinas nucleares que já existem são outra história. O benefício de mantê-las ativas por enquanto é mais amplamente aceito — embora Makhijani argumente que a energia livre de carbono poderia ser substituída com menos custos, investindo em novas fontes de energia, como a eólica e solar.

Como já foram construídos, esses reatores representam, basicamente, custos irrecuperáveis e, como a maioria está ativa há décadas, eles já se depreciaram. Ainda assim, em muitos lugares, a energia gerada por esses reatores precisa competir no mercado, o que não acontece em alguns casos. A Entergy Corporation, proprietária da usina de Indian Point, reconheceu que esse foi um dos fatores que levou à decisão de fechá-la.

A situação das usinas existentes tem grandes implicações: incluindo a Indian Point, sete gigawatts de energia nuclear correm o risco de serem interrompidos até 2026 devido à queda nos preços da energia elétrica.

“Desativar por completo as usinas nucleares elimina os ganhos com energias renováveis”, diz Buongiorno. Quando a Estação Geradora Nuclear de San Onofre, que produzia cerca de 8% da eletricidade da Califórnia, fechou em 2013, o custo local da eletricidade subiu e as emissões de dióxido de carbono na Califórnia aumentaram 9,2 milhões de toneladas no ano seguinte.

O relatório do MIT constatou que, na próxima década, a matriz energética permitirá obter a rede mais econômica e confiável possível. “Nossa análise demonstra que a melhor combinação inclui uma grande parcela de energia nuclear, uma grande parcela de energias renováveis e certa quantidade de armazenamento em baterias, possibilitando baixo teor de carbono, confiabilidade e menor custo”, afirma Buongiorno.

O que faz mais sentido para Michael Corradini, coautor do relatório e ex-diretor do Instituto de Energia de Wisconsin, são políticas federais que oferecem recompensas pelo uso de uma energia de baixo carbono e alto custo-benefício — independentemente da tecnologia. A tributação do carbono é um exemplo de política energética neutra em termos de tecnologia. Outro seria um padrão de energia renovável, do tipo proposto por Biden em seu pacote de infraestrutura. “Se o carbono for tributado, as pessoas substituirão os combustíveis por outras fontes mais econômicas”, diz Corradini.

No fim das contas, “precisamos de uma política que considere todas as opções acima”.

POR LOIS PARSHLEY

FONTE: National Geographic Brasil

Legislador de Nova York quer avaliar uso de energias renováveis para mineração cripto

Os dois projetos de lei introduzidos pelo senador Kevin Parker, nesta última semana, visam tanto a medição da emissão de carbono na mineração cripto quanto o estudo sobre o uso de fontes renováveis no setor (Imagem: Unsplash/Luca Bravo)

Um legislador de Nova York propôs um novo projeto de lei que objetiva estudar o uso de energias renováveis em mineradoras cripto no estado.

No dia 7 de maio, o senador do estado Kevin Parker introduziu o projeto de lei S6584. O projeto convoca a autoridade em energia do estado de Nova York “a conduzir um estudo sobre a alimentação de locais para mineração de criptomoedas por meio de energias renováveis”.

O projeto de lei ressalta que “centros de mineração de criptomoedas são uma indústria em expansão no estado de Nova York”, tendência essa que se provou controversa, devido às necessidades energéticas de blockchains proof-of-work (PoW), como bitcoin, e às percepções públicas quanto à emissão de carbono da rede.

Na semana passada, Parker introduziu um projeto de lei paralelo que pede a moratória de locais de mineração cripto no estado até que seus impactos ambientais possam ser medidos.

Atualmente, esse projeto de lei está aguardando a análise do Comitê de Conservação Ambiental, enquanto o projeto de lei S6584 está com o Comitê de Energia e Telecomunicações.

Há anos, o polo de mineração da rede Bitcoin para a maior parte da rede tem sido a China, mas isso está mudando.

A evolução do ecossistema global de mineração acontece ao mesmo tempo em que investidores adquirem rapidamente a quantidade limite de equipamentos de mineração disponíveis no mercado.

Ao mesmo tempo, fabricantes de hardware estão sendo impactados pela escassez global de chip gerada pelos efeitos econômicos da pandemia de coronavírus.

Criado LED que não emite a problemática luz azulada

Em vez de mascarar o azul, o LED já emite uma luz branca e quente.

[Imagem: Jakoah Brgoch]

O azul dos LEDs

As lâmpadas de LEDs (diodos emissores de luz) substituíram rapidamente as problemáticas lâmpadas fluorescentes compactas graças a uma maior eficiência energética e a uma pegada ambiental muito menor.

Mas nem tudo é perfeito, e as lâmpadas de LED que estão atualmente no mercado emitem muita luz azul, o que tem sido associado a problemas nos olhos e no sono.

Agora, pesquisadores desenvolveram um protótipo de LED que reduz - em vez de mascarar - o componente azul, ao mesmo tempo que torna as cores mais parecidas com as da luz solar natural.

Como os LEDs emitem luz

Dentro das lâmpadas, vários chips de LED semicondutor convertem a corrente elétrica em luz de alta energia, incluindo comprimentos de onda ultravioleta invisível (UV), violeta ou azul. Sobre ele, vai uma tampa contendo vários fósforos - compostos luminescentes sólidos que convertem a luz de alta energia em comprimentos de onda visíveis, de energia mais baixa.

Cada fósforo emite uma cor diferente e essas cores se combinam para produzir uma luz branca de amplo espectro. Lâmpadas de LED comerciais usam LEDs azuis e fósforos emissores de amarelo, que aparecem como uma luz branca brilhante e fria, semelhante à luz do dia.

A exposição contínua a essas luzes azuis tem sido associada à formação de catarata, e ser iluminado por elas à noite pode interromper a produção de hormônios indutores do sono, como a melatonina, provocando insônia e fadiga.

O tom azulado dos LEDs tem sido associado a vários problemas de saúde.

[Imagem: Hariyani/Brgoch - 10.1021/acsami.1c00909]

Eliminando o azul dos LEDs

Para criar uma lâmpada LED para uso noturno - com luz branca e quente -, muitos pesquisadores têm adicionado fósforos emissores de vermelho, mas isso apenas mascarou o tom azul, sem se livrar dele.

Por isso, Jakoah Brgoch e Shruti Hariyani, da Universidade de Houston, nos EUA, queriam desenvolver um fósforo evitando a problemática faixa azul de comprimentos de onda, mas mantendo uma luz branca quente.

Como prova de conceito, os dois químicos sintetizaram um novo fósforo cristalino luminescente à base de európio [(Na1.92Eu0.04) MgPO4F].

Luz branca quente

Nos testes de estabilidade térmica, a cor de emissão do composto de európio foi consistente entre a temperatura ambiente e a temperatura operacional mais alta (150 ºC) da iluminação comercial baseada em LED. Em experimentos de umidade de longo prazo, o composto não mostrou nenhuma mudança na cor ou na intensidade da luz produzida.

O novo LED produz a luz branca quente desejada (2710 K), minimizando a intensidade dos comprimentos de onda azuis, ao contrário das lâmpadas LED comerciais.

As propriedades ópticas do protótipo revelaram a cor dos objetos quase tão bem quanto a luz natural do Sol, atendendo às necessidades de iluminação interna, dizem os pesquisadores, embora acrescentem que mais trabalho precisa ser feito antes que este composto esteja pronto para comercialização.

Bibliografia:

Artigo: Advancing Human-Centric LED Lighting Using Na2MgPO4F:Eu2+

Autores: Shruti Hariyani, Jakoah Brgoch

Revista: ACS Applied Materials & Interfaces

Vol.: 13, 14, 16669-16676

DOI: 10.1021/acsami.1c00909

Pesquisadores descobriram um jeito de "rejuvenescer" as baterias de lítio

Sabe aquela sensação de que a bateria do celular está morrendo e que, a cada dia que passa, ela perde um pouco da capacidade de armazenar energia? Isso acontece porque o lítio contido nelas se torna inativo com o tempo, reduzindo sua vida útil e prejudicando o desempenho a longo prazo.

Agora, pesquisadores da Universidade Zhejiang, na China, e do Laboratório Argonne, nos EUA, criaram uma nova técnica capaz de "rejuvenescer" esse lítio “morto”. A estratégia testada pela equipe é baseada em uma reação química conhecida como redox de iodo, quando redução e oxidação ocorrem juntas, transferindo elétrons entre as substâncias.

A química explica

Durante os primeiros ciclos de carregamento, as baterias de íons de lítio produzem uma camada em seus ânodos conhecida como interfase de eletrólito sólido, que garante a eficiência, estabilidade e a segurança das células de energia.

Em uma bateria comum, como as usadas em celulares, a interfase é composta de fluoreto de lítio combinado com carbonato de lítio e carbonato de alquila. Nessas baterias, a variação constante do lítio compromete a integridade física e mecânica dos componentes, o que acaba “matando” boa parte do elemento.

Esquema de restauração do lítio "morto" (Imagem: Reprodução/Argonne Lab)

Com a nova técnica usada pelos cientistas, é possível estimar a quantidade de óxido de lítio na camada de interfase para saber qual o papel dos componentes inativos na produção do lítio isolado eletricamente, o que causa perda gradual de desempenho.

"Uma solução fundamental para recuperar o lítio morto é urgentemente necessária para estabilizar as baterias de metal de lítio”, explica o professor Chengbin Jin.

Rejuvenescimento

Em testes em laboratório, os pesquisadores descobriram que a perda de lítio na interfase e os detritos gerados nesse processo são a principal causa da queda de desempenho das baterias.

A partir destes resultados, eles apresentaram o novo método de restauração usando oxirredução de iodo para compensar a perda de lítio que ocorre entre os intervalos de carga e descarga.

Nos experimentos, os cientistas conseguiram criar uma célula de energia com uma quantidade mínima de lítio no ânodo e uma vida útil de aproximadamente mil ciclos. Com a nova técnica, a eficiência energética da bateria foi de 99,9%, provando que o iodo é capaz de recuperar a maior parte do lítio que se degrada com o tempo.

Lítio recuperado chega a 99,9% (Imagem: Reprodução/Argonne Lab)

Longa duração

Para o futuro, os pesquisadores esperam que a estratégia descoberta pela equipe do professor Jin possa ajudar no desenvolvimento de baterias mais eficientes e com uma vida útil muito superior aos 500 ou 600 ciclos que temos atualmente.

A combinação do lítio com a oxirredução de iodo pode ser o caminho para produção de células de energia que não percam a capacidade de reter carga e não precisem ser substituídas a cada dois ou três anos.

É bom para o nosso bolso e melhor ainda para o meio ambiente. Se pudesse “reviver” a bateria que não segura mais carga, você trocaria de celular com menos frequência?

Fonte: Nature Energy

O plano trilionário para capturar CO2 do ar e esfriar a Terra

A Carbon Engineering está planejando construir, no Texas, a maior usina de captura direta de ar do mundo

O ano é 2050. Saia do Museu do Petróleo da Bacia do Permiano, no Estado americano do Texas, e dirija em direção ao norte atravessando a vegetação castigada pelo sol, onde algumas bombas de óleo remanescentes compõem a paisagem, e você vai se deparar com um palácio cintilante.

A terra aqui é espelhada: as ondas azul-prateadas de um imenso painel solar se estendem em todas as direções.

Ao longe, eles esbarram em uma parede cinza colossal de cinco andares de altura e quase um quilômetro de comprimento. Atrás deste muro, você avista as tubulações e pórticos de uma fábrica de produtos químicos.

Conforme você se aproxima, vê que a parede está se movendo — ela é inteiramente composta de ventiladores enormes que giram em caixas de aço. Parece um aparelho de ar-condicionado gigantesco, soprando em proporções inacreditáveis.

De certa forma, é exatamente isso. Você está olhando para uma usina de captura direta de ar (DAC, na sigla em inglês), uma das dezenas de milhares do tipo em todo o mundo. Juntas, elas estão tentando resfriar o planeta sugando dióxido de carbono do ar.

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Esta paisagem texana ficou famosa pelos bilhões de barris de petróleo extraídos de suas profundezas durante o século 20. Agora, o legado desses combustíveis fósseis — o CO2 em nosso ar — está sendo bombeado de volta para os reservatórios vazios.

Se o mundo deseja cumprir as metas do Acordo de Paris de limitar o aquecimento global a 1,5 °C até 2100, paisagens como esta podem ser necessárias em meados do século.

Mas voltemos por um momento até 2021, para Squamish, na Província canadense de British Columbia, onde, em contraste com um horizonte bucólico de montanhas nevadas, estão sendo feitos os últimos retoques em um dispositivo do tamanho de um celeiro coberto com uma lona azul.

Quando entrar em operação, em setembro, o protótipo da usina de captura direta de ar da Carbon Engineering começará a remover 1 tonelada de CO2 do ar todos os anos.

A usina piloto da Carbon Engineering em British Columbia, no Canadá, será o modelo para usinas de DAC muito maiores

É um pequeno começo, e uma usina um pouco maior no Texas está em andamento, mas esta é a dimensão típica de uma usina de DAC hoje.

"As mudança climática estão sendo causadas pelo excesso de CO2", diz Steve Oldham, executivo-chefe da Carbon Engineering. "Com a DAC, você pode remover qualquer emissão, em qualquer lugar, a qualquer momento. É uma ferramenta muito poderosa."

A maior parte da captura de carbono se concentra na limpeza das emissões na fonte: purificadores e filtros em chaminés que evitam que gases nocivos atinjam a atmosfera.

Mas isso é impraticável para pequenas e numerosas fontes pontuais, como os cerca de 1 bilhão de automóveis do planeta. Tampouco pode combater o CO2 que já está no ar. É aí que entra a captura direta.

Se o mundo quer evitar mudanças climáticas catastróficas, migrar para uma sociedade neutra em carbono não é suficiente.

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês) alertou que limitar o aquecimento global a 1,5 °C até 2100 exigirá tecnologias como a DAC para "implantação em larga escala de medidas de remoção de dióxido de carbono" — larga escala, neste caso, são vários bilhões de toneladas a cada ano.

O empreendedor Elon Musk prometeu recentemente US$ 100 milhões para desenvolver tecnologias de captura de carbono, enquanto empresas como Microsoft, United Airlines e ExxonMobil estão fazendo investimentos de bilhões de dólares nesta área.

"Os modelos atuais sugerem que vamos precisar remover 10 bilhões de toneladas, ou gigatoneladas, de CO2 por ano até 2050 e, no fim do século, esse número precisa dobrar", diz Jane Zelikova, cientista do clima da Universidade de Wyoming, nos Estados Unidos.

No momento, "não estamos removendo praticamente nada". "Precisamos começar do zero".

A usina da Carbon Engineering em Squamish foi projetada como uma plataforma de testes para diferentes tecnologias. Mas a empresa tem um projeto para uma usina muito maior nos campos de petróleo do oeste do Texas, que capturaria 1 milhão de toneladas de CO2 por ano.

"Uma vez que estiver pronto, é como uma forma, você simplesmente constrói réplicas dessa usina", diz Oldham.

Ele admite, no entanto, que o volume de trabalho pela frente é vertiginoso. "Precisamos extrair 800 gigatoneladas da atmosfera. Isso não vai acontecer da noite para o dia."

Céu azul

A ciência da captura direta de ar é simples. Há várias maneiras de fazer isso, mas o sistema da Carbon Engineering usa ventiladores para puxar ar contendo 0,04% de CO2 (níveis atmosféricos de hoje) por meio de um filtro embebido em solução de hidróxido de potássio — produto químico conhecido como potassa cáustica, usado na fabricação de sabão e vários outros produtos.

A instalação da Climeworks perto de Zurique, na Suíça, vende o CO2 que captura para as estufas de produtores de hortaliças da região

O hidróxido de potássio absorve CO2 do ar. O líquido é canalizado para uma segunda câmara e misturado com hidróxido de cálcio, a cal usada na construção civil, que se prende ao CO2 dissolvido, produzindo pequenos flocos de calcário.

Esses flocos são peneirados e aquecidos em uma terceira câmara, de calcinação, até que se decomponham, liberando CO2 puro, que é capturado e armazenado. Em cada etapa, os resíduos químicos são reciclados.

Com as emissões globais de carbono continuando a aumentar, a meta climática de 1,5 °C parece cada vez menos provável de ser alcançada sem intervenções como essa.

"O número de coisas que teriam que acontecer sem a captura direta de ar é tão extenso e variado que é altamente improvável que sejamos capazes de cumprir o Acordo de Paris sem ela", diz Ajay Gambhir, pesquisador sênior do Instituto Grantham para Mudança Climática da Universidade Imperial College London, no Reino Unido, e um autor de um artigo sobre o papel da DAC na mitigação do clima.

O IPCC apresenta alguns modelos de estabilização do clima que não dependem da captura direta de ar, mas Gambhir adverte que eles são "extremamente ambiciosos" em suas previsões sobre os avanços na eficiência energética e a disposição das pessoas em mudar seu comportamento.

"Passamos do ponto em que a redução das emissões precisava ocorrer", acrescenta Zelikova. "Estamos confiando cada vez mais na DAC."

A DAC está longe de ser a única maneira de o carbono ser retirado da atmosfera. Ele pode ser removido naturalmente por meio de mudanças no uso da terra, como o plantio de florestas.

Mas é algo lento e exigiria grandes extensões de terras valiosas — reflorestar uma área do tamanho dos Estados Unidos, segundo alguns estimam, e aumentar o preço dos alimentos em cinco vezes no processo.

E, no caso das árvores, o efeito da remoção do carbono é limitado, uma vez que elas acabarão morrendo e liberando o carbono armazenado, a menos que possam ser derrubadas e queimadas em um sistema fechado.

O tamanho do desafio para a remoção de carbono usando tecnologias como a DAC, em vez de plantas, não é menor.

O artigo de Gambhir calcula que simplesmente manter o ritmo das emissões globais de CO2 — atualmente, 36 gigatoneladas por ano — exigiria construir cerca de 30 mil usinas de DAC de larga escala, mais de três para cada central elétrica a carvão em operação no mundo hoje.

A construção de cada usina custaria até US$ 500 milhões — chegando a um custo de até US$ 15 trilhões.

Cada uma dessas unidades precisaria ser abastecida com solvente para absorver o CO2. O abastecimento de uma frota de usinas grande o suficiente para capturar 10 gigatoneladas de CO2 por ano vai exigir cerca de 4 milhões de toneladas de hidróxido de potássio, o equivalente a uma vez e meia todo o fornecimento anual global deste produto.

E uma vez que essas milhares de usinas forem construídas, elas também vão precisar de energia para funcionar.

Estimular o crescimento de hortaliças em estufas pode se uma aplicação para o CO2 capturado do ar pela DAC

"Se esta fosse uma indústria global absorvendo 10 gigatoneladas de CO2 por ano, você estaria gastando 100 exajoules, cerca de um sexto da energia global total", diz Gambhir.

A maior parte dessa energia é necessária para aquecer a câmara de calcinação a cerca de 800 °C — quente demais para a energia elétrica sozinha, então, cada planta de DAC precisaria de um aquecedor a gás e de uma boa fonte de gás.

As estimativas de quanto custa capturar uma tonelada de CO2 do ar variam amplamente, de US$ 100 a US$ 1 mil por tonelada.

Oldham diz que a maioria dos números é excessivamente pessimista — ele está confiante de que a Climate Engineering pode remover uma tonelada de carbono por apenas US$ 94, especialmente quando se tornar um processo industrial difundido.

Um problema maior é descobrir para onde enviar a conta. Incrivelmente, salvar o mundo acaba sendo algo muito difícil de vender, comercialmente falando.

A captura direta de ar resulta, no entanto, em uma mercadoria valiosa: milhares de toneladas de CO2 comprimido.

Isso pode ser combinado com o hidrogênio para produzir um combustível sintético neutro em termos de carbono. E poderia então ser vendido ou queimado nos aquecedores a gás da câmara de calcinação (onde as emissões seriam capturadas e o ciclo continuaria novamente).

Surpreendentemente, um dos maiores clientes do CO2 comprimido é a indústria de combustíveis fósseis.

À medida que os poços secam, não é incomum espremer o óleo restante do solo pressionando o reservatório usando vapor ou gás em um processo chamado recuperação aprimorada de petróleo.

O dióxido de carbono é uma escolha popular para isso e vem com o benefício adicional de reter esse carbono no subsolo, completando o estágio final de captura e armazenamento de carbono.

A Occidental Petroleum, que se associou à Carbon Engineering para construir uma planta de DAC em larga escala no Texas, usa 50 milhões de toneladas de CO2 todos os anos na recuperação aprimorada de petróleo.

Cada tonelada de CO2 usada dessa forma vale cerca de US$ 225 somente em créditos fiscais.

Talvez seja apropriado que o CO2 presente no ar acabe sendo devolvido ao subsolo dos campos de petróleo de onde veio, embora possa ser irônico que a única maneira de financiar isso seja buscando ainda mais óleo.

A Occidental e outras empresas esperam que, ao bombear CO2 no solo, possam reduzir drasticamente o impacto do carbono do petróleo: uma operação típica de recuperação aprimorada sequestra uma tonelada de CO2 para cada 1,5 tonelada que libera de óleo fresco.

Portanto, embora o processo reduza as emissões associadas ao petróleo, ele não equilibra as contas.

Outras alternativas

Mas há outros usos que podem se tornar mais viáveis ​​comercialmente. A Climeworks, empresa de captura direta de ar, tem 14 unidades de menor escala em operação sequestrando 900 toneladas de CO2 por ano, que vende para uma estufa para estimular o crescimento da plantação de picles.

E agora está trabalhando em uma solução de longo prazo: uma usina em construção na Islândia vai misturar CO2 capturado com água e bombeá-lo até 500 ou 600 metros abaixo do solo, onde o gás reagirá com o basalto ao redor e se transformará em pedra.

Para financiar isso, ela oferece às empresas e aos cidadãos a possibilidade de comprar crédito de carbono, a partir de meros 7 euros por mês. Será que o resto do mundo pode ser convencido a fazer isso?

"A DAC sempre custará dinheiro e, a menos que você seja pago para isso, não há incentivo financeiro", diz Chris Goodall, autor de What We Need To Do Now: For A Zero Carbon Future (O que precisamos fazer agora: para um futuro com carbono zero, em tradução livre).

A Climeworks pode vender créditos para pessoas virtuosas, firmar contratos com a Microsoft e a Stripe para tirar algumas centenas de toneladas de carbono por ano da atmosfera, mas isso precisa ser aumentado em um milhão de vezes, e requer que alguém pague por isso.

"Há subsídios para carros elétricos, financiamento barato para usinas solares, mas você não vê isso para DAC", diz Oldham.

"Há tanto foco na redução de emissões, mas não existe o mesmo grau de foco no resto do problema, o volume de CO2 na atmosfera. O grande impedimento para a DAC é que a ideia não está nas políticas".

Zelikova acredita que a DAC seguirá um caminho semelhante ao de outras tecnologias climáticas e se tornará mais acessível.

"Temos curvas de custo bem desenvolvidas que mostram como a tecnologia tem o custo reduzido muito rapidamente", afirma.

"Superamos obstáculos semelhantes com a energia eólica e solar. O principal é implementa-las ao máximo. É importante que o governo apoie a comercialização — ele tem um papel como primeiro cliente, e um cliente com o bolso cheio de dinheiro."

Instalações na Islândia pretendem mineralizar o CO2 para mantê-lo fora de circulação na atmosfera como uma solução de longo prazo

Goodall defende um imposto global sobre o carbono, o que tornaria caro emitir carbono, a menos que os créditos fossem adquiridos.

Mas ele reconhece que essa ainda é uma opção politicamente impopular. Ninguém quer pagar impostos mais altos, especialmente se os efeitos do nosso estilo de vida de alta demanda energética — incêndios florestais crescentes, secas, inundações, aumento do nível do mar — forem vistos como sendo arcados por outra pessoa.

Zelikova acrescenta que também precisa haver um diálogo mais amplo na sociedade sobre quanto devem custar esses esforços.

"Há um custo enorme nas mudanças climáticas, nos desastres naturais induzidos ou exacerbados. Precisamos acabar com a ideia de que a DAC deveria ser barata".

Risco e recompensa

Mesmo se concordarmos em construir 30 mil usinas de DAC em escala industrial, encontrar os materiais químicos para opera-las e o dinheiro para pagar por tudo isso, ainda não estaremos fora de perigo.

Na verdade, podemos acabar em uma situação pior do que antes, graças a um fenômeno conhecido como dissuasão da mitigação.

"Se você acha que a DAC estará lá no médio a longo prazo, você não fará tanta redução de emissões no curto prazo", explica Gambhir.

"Se a ampliação der errado — se for difícil produzir o adsorvente, ou se degradar mais rapidamente, se for mais complicado tecnologicamente, se acabar sendo mais caro do que o esperado —, então, de certa forma, por não ter agido rapidamente no curto prazo, você efetivamente se vê encurralado em um caminho de temperaturas mais altas."

Os críticos da DAC apontam que grande parte de seu apelo reside na promessa de uma tecnologia hipotética que nos permite continuar vivendo nosso estilo de vida rico em carbono.

Mesmo assim, Oldham argumenta que, para algumas indústrias difíceis de descarbonizar, como a da aviação, os créditos que financiam a DAC podem ser a opção mais viável.

"Se for mais barato e mais fácil retirar o carbono do ar do que parar de voar, talvez seja esse papel que a DAC desempenha no controle de emissões."

Gambhir argumenta, por sua vez, que não é uma situação do tipo "isso ou aquilo". "Precisamos reduzir rapidamente as emissões no curto prazo, mas, ao mesmo tempo, desenvolver a DAC com determinação para ter certeza de que poderemos contar com ela no futuro."

Zelikova concorda: "A DAC é uma ferramenta fundamental para equilibrar o orçamento de carbono, de forma que o que não podemos eliminar hoje possa ser removido mais tarde."

Enquanto Oldham busca expandir a Carbon Engineering, o fator primordial é provar que a DAC em larga escala é "viável, acessível e disponível".

Se ele for bem-sucedido, o futuro do clima do nosso planeta pode mais uma vez ser decidido nos campos de petróleo do Texas.