Nesta semana, especialistas do setor de aviação se juntaram aos principais pesquisadores de energia do país para discutir estratégias para um transporte aéreo mais limpo que torne o país menos dependente de combustíveis fósseis tradicionais, ao mesmo tempo em que desacelera as mudanças climáticas.
A troca de ideias gerais representa apenas uma fração das soluções que os cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) estão explorando na corrida para reduzir as emissões de alguns dos setores de transporte que representam os maiores desafios .

Os aviões respondem por mais de 8% de todas as emissões de gases de efeito estufa (GEE) relacionadas ao transporte dos EUA, enquanto navios e trens produzem menos de 2% dessas emissões. Mesmo assim, um único navio porta-contêineres pode emitir tanto dióxido de carbono quanto 75.000 carros e tanto óxido de nitrogênio e material particulado quanto 2,5 milhões de carros. Os veículos pesados ​​usados ​​para transporte de carga transcontinental geram 23% das emissões de GEE do país.

Os requisitos de peso, potência e ciclo de trabalho desses modos de transporte, que são conjuntamente responsáveis ​​por quase todo o movimento de carga, os tornam notoriamente difíceis de eletrificar. Ao mesmo tempo, o país só pode atingir as metas de mudança climática com cortes profundos em suas emissões. Os pesquisadores do NREL estão trabalhando com parceiros, incluindo os representados no Fórum de Parceiros do laboratório, para abordar esses problemas com inovações de combustível e combustão acessíveis e de alto desempenho, projetadas para diminuir as pegadas de carbono, ao mesmo tempo em que fortalecem a segurança energética nacional e a resiliência da cadeia de suprimentos.

"Por um lado, estamos vendo uma mudança relativamente rápida para carros elétricos. É mais difícil, no entanto, eliminar virtualmente as emissões de carbono nos setores de aviação, marítimo e pesados, que continuarão a depender de combustíveis líquidos", disse o NREL. Cientista Sênior e Gerente do Grupo de Combustíveis e Combustíveis Gina Fioroni. “Nossa equipe está trabalhando para garantir que novos combustíveis de fontes sustentáveis ​​sejam queimados de forma mais limpa, mantendo mercadorias e pessoas em movimento”.

Pesquisas revelam como os biocombustíveis podem reduzir as emissões de GEE

As recentes descobertas do NREL oferecem o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa de caminhões e aviões a diesel em 60% a 84%, respectivamente. O laboratório está explorando opções que podem fornecer reduções de emissões semelhantes para trens e embarcações marítimas.

Até agora, as matérias-primas de base biológica, incluindo resíduos de biomassa lenhosa, resíduos agrícolas, algas e resíduos sólidos urbanos, mostram-se promissoras como fontes renováveis ​​para a produção desses novos combustíveis. Os pesquisadores do NREL avaliam os combustíveis candidatos quanto à eficiência, desempenho e estabilidade, bem como fatores tecnoeconômicos, incluindo custos de produção e cadeias de fornecimento de matéria-prima.

A liderança científica de longa data do NREL levou a descobertas significativas sobre como as propriedades do combustível afetam a operação do motor. Juntamente com a compreensão do laboratório sobre as prioridades do setor, bem como recursos avançados de simulação e aprendizado de máquina, essa experiência fornece os insights necessários para o rápido desenvolvimento de combustíveis sustentáveis ​​viáveis ​​​​no mercado para os setores de caminhões, ferrovias, marítimos e aviação de longa distância. A pesquisa do laboratório conecta os pontos entre as propriedades do combustível, a estrutura molecular e a mecânica do motor, fornecendo informações cruciais à indústria para direcionar projetos para aplicações específicas.

A identificação de combustíveis confiáveis ​​e eficazes com uma pequena pegada de carbono e potencial para produção em escala comercial depende de uma compreensão sofisticada de como as propriedades do combustível afetam a combustão do motor. Uma combinação inovadora de medições de propriedades de combustível, modelos de química de nível molecular e simulações de computação de alto desempenho possibilita que os pesquisadores do NREL identifiquem as melhores soluções limpas, eficientes e competitivas em custo para cada modo.

As simulações minimizam o tempo e o custo das avaliações de desempenho de combustível

Produzir grandes quantidades de combustível de aviação necessário para obter a aprovação da autoridade de padrões da indústria ASTM International é particularmente caro. Com as simulações, os pesquisadores podem avaliar com precisão o desempenho do combustível em horas ou minutos, em vez de depender de avaliações caras baseadas em equipamentos que podem levar meses. A equipe do NREL pode avaliar rapidamente as interações dos combustíveis com os atuais motores de turbina de avião e motores a diesel para locomotivas, navios e caminhões, bem como explorar como os novos combustíveis podem funcionar com as tecnologias de motores de próxima geração de amanhã.

"Tivemos a sorte de trabalhar com tantos grandes parceiros - de fabricantes de equipamentos a operadores, associações industriais, outras instituições de pesquisa e autoridades de certificação", disse Robert McCormick, pesquisador sênior e líder da equipe de biocombustíveis avançados do NREL. "Eles deixaram claro como é complexo, demorado e arriscado trazer novos combustíveis ao mercado. O trabalho de nossa equipe leva em consideração essas considerações, com o objetivo de obter novos e melhores combustíveis viáveis ​​para o mercado mais cedo."

A equipe do NREL tem relacionamentos de longa data com organizações como ASTM, UL e a International Organization for Standardization, que são responsáveis ​​por estabelecer padrões e práticas do setor. Os pesquisadores também trabalham em estreita colaboração com parceiros que fabricam e operam equipamentos rodoviários, aéreos, ferroviários, de construção, mineração, militares e agrícolas, juntamente com empresas que produzem equipamentos de combustível e infraestrutura.

Além disso, o laboratório continua a fazer a transição para a eletrificação total de veículos leves e médios com estratégias para maximizar o uso de biocombustíveis nesse ínterim. Simultaneamente, os pesquisadores do NREL estão trabalhando para melhorar o desempenho e a segurança das baterias para veículos elétricos.

“O uso de combustível de queima limpa e de baixo carbono é apenas uma das estratégias necessárias para atingir emissões líquidas zero para a aviação e outras formas de transporte”, disse Fioroni. “Isso não apenas ajudará a combater as mudanças climáticas, mas também resultará em um sistema mais forte de transporte de carga, fornecendo suprimentos essenciais para a indústria e os consumidores e entregando os produtos de que precisamos em todo o país e em todo o mundo”. + Explorar mais

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