Uma forma de aumentar a sustentabilidade é reduzir as emissões de carbono no transporte. Em 2017, as emissões de gases de efeito estufa (GEE) deste setor ultrapassaram todas as outras nos EUA, responsável por quase 30% do total de emissões de GEE, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos.

Uma estratégia que os pesquisadores estão explorando para reduzir as emissões é produzir combustíveis renováveis, como combustível renovável para aviação, com a produção de biocombustíveis já implementada, como o etanol - um combustível de baixo custo, queima mais limpa e amplamente disponível. Mas para que essa estratégia funcione, o etanol deve primeiro ser convertido em um combustível de hidrocarboneto, uma etapa que pode aumentar os custos gerais.

Um estudo pioneiro divulgado hoje revela o novo sistema integrado da Vertimass, maneira econômica de converter o etanol em misturas de combustível que podem reduzir as emissões de gases de efeito estufa entre 40 e 96 por cento. A descoberta marca um grande avanço no desenvolvimento de drop-in, ou intercambiável, biocombustíveis e podem promover pesquisas para avançar seu uso na aviação, envio, caminhão de longo curso e outras formas de transporte pesado.

A equipe multidisciplinar por trás da descoberta representa uma ampla gama de instituições acadêmicas e industriais e inclui pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), bem como o Laboratório Nacional de Energia Renovável do DOE e o Laboratório Nacional de Oak Ridge.

Os pesquisadores por trás do estudo desenvolveram sua nova abordagem para converter etanol usando os últimos avanços em catálise e desenvolvimento de processos. Ao contrário dos métodos tradicionais que requerem três etapas, novos avanços permitem que os pesquisadores criem um processo de conversão que combina todas as três etapas, uma medida que pode reduzir o custo de conversão e a pegada ambiental.

Para entender os impactos em grande escala de seu processo de conversão de uma etapa, denominado Desidratação e Oligomerização de Álcool Consolidado, ou CADO, os pesquisadores avaliaram os impactos ambientais de seu sistema por meio de um processo denominado análise do ciclo de vida. Os pesquisadores também avaliaram os impactos técnicos e econômicos de sua abordagem.

Para lidar com esse processo, a equipe voltou-se para o grupo de pesquisa em Argonne que trabalha com os gases de efeito estufa, Emissões reguladas, e modelo de uso de energia no transporte (GREET), uma ferramenta analítica poderosa que simula o uso de energia e as saídas ambientais de vários veículos e sistemas de combustível. Usado por quase 40, 000 pessoas em todo o mundo, a plataforma GREET pode analisar vários veículos e / ou sistemas de combustível, desde quando as matérias-primas são mineradas ou extraídas até quando são descartadas ou emitidas, para calcular o uso de energia e os níveis de emissão.

"GREET é uma das únicas ferramentas que podem fornecer uma imagem completa dos impactos ambientais e de energia de um veículo inteiro e do sistema de combustível, "disse Michael Wang, o líder da equipe GREET em Argonne, e um dos co-autores do estudo.

Os pesquisadores da Argonne usaram o GREET para calcular as emissões de GEE do ciclo de vida produzidas por combustíveis de hidrocarbonetos feitos de diferentes matérias-primas e métodos de conversão. Algumas das matérias-primas - também conhecidas como matérias-primas - analisadas foram milho e cana-de-açúcar, que são matérias-primas de primeira geração, bem como palha de cana-de-açúcar e palha de milho, que são biomassa não alimentar, ou as matérias-primas de segunda geração.

"Variações na matéria-prima usada para fazer etanol e caminhos usados ​​para convertê-lo, produzem diferentes níveis de emissões de GEE, "disse a analista de sistemas de energia da Argonne Pahola Thathiana Benavides, outro co-autor.

A análise de Wang e Benavides mostrou que as misturas de hidrocarbonetos feitas usando o processo de conversão CADO reduziram as emissões de gases de efeito estufa entre 40% e 96% dependendo da matéria-prima e da via de conversão. As emissões de GEE caíram 40% com o grão de milho, 70% com caldo de cana e 70-96% com biomassa celulósica como palha de cana e palha de milho.

“Para avançar em direção a um desenvolvimento mais sustentável, precisaremos de combustíveis que possam gerar menos emissões e que sejam economicamente viáveis, "Benavides disse." Este trabalho é um indicador empolgante de que construir esse futuro é possível. "

O estudo, "Análise tecnoeconômica e do ciclo de vida da conversão catalítica de uma única etapa de etanol úmido em blendstocks fungíveis de combustível, "é publicado no Anais da Academia Nacional de Ciências .