Eliminar as emissões de CO2 da fabricação é o objetivo da Major Research Alliance

AUSTIN, Texas — Uma aliança de nove universidades, três laboratórios nacionais e 37 empresas enfrentará um dos maiores obstáculos à descarbonização da manufatura: as emissões de dióxido de carbono geradas pelo calor do processo.

Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin terão um papel significativo no esforço que visa substituir a fonte de energia que alimenta a maioria dos processos de fabricação, trocando combustíveis de hidrocarbonetos por eletricidade limpa – gerada por fontes renováveis, como solar e eólica. Fazer isso pode causar um grande impacto, já que a manufatura representa mais de 30% das emissões de dióxido de carbono dos EUA.

"Transformar matérias-primas em produtos úteis requer aumento de temperatura e uma fonte de calor. Em muitas indústrias, o aquecimento é feito hoje como era feito nos primeiros dias da Revolução Industrial - queimando um combustível, que por sua vez gera CO2", disse Michael Baldea, professor do Departamento McKetta de Engenharia Química da Escola de Engenharia Cockrell e do Instituto Oden de Engenharia e Ciências Computacionais, que liderou o esforço em nome da UT. "O que estamos tentando realizar aqui é encontrar as melhores maneiras de substituir o aquecimento por combustão pelo aquecimento elétrico."

O novo Instituto de Processos Eletrificados para a Indústria sem Carbono (EPIXC) é financiado por meio de uma doação de US$ 70 milhões por cinco anos do Departamento de Energia dos EUA e mais de US$ 74 milhões em contribuições da indústria e de outras fontes. É o sétimo Instituto de Inovação em Fabricação de Energia Limpa do DOE.

Os pesquisadores da UT Austin receberão US$ 17 milhões do DOE como parte do projeto, o segundo mais atrás da Arizona State University, que é a instituição líder. Os engenheiros do Texas envolvidos no projeto aplicarão sua experiência única em processamento químico e rede elétrica à pesquisa. O Centro de Ciência e Tecnologia de Processos da UT Austin será um banco de testes fundamental para a implementação e validação de novas ideias.

“Os engenheiros do Texas visam resolver os maiores problemas do mundo, e a descarbonização da fabricação é o maior possível”, disse Roger Bonnecaze, reitor da Cockrell School of Engineering. "A experiência combinada da Cockrell School em energia e engenharia química e seu exclusivo Centro de Ciência e Tecnologia de Processos serão inestimáveis ​​para o sucesso desta aliança."

O calor é essencial para a fabricação e é usado para suportar reações químicas, remover umidade, gerar vapor, promover separações químicas, derreter e tratar metais e muito mais. No entanto, o aquecimento do processo – criando a energia térmica usada para transformar materiais e produzir bens manufaturados – consome mais energia e produz mais emissões de carbono do que qualquer outra operação no setor industrial. Ao fazer a transição para a eletricidade limpa como fonte de energia, as indústrias podem reduzir as emissões e melhorar a eficiência energética por meio de tecnologias como indução, micro-ondas ou aquecimento por radiofrequência, além de aquecedores de resistência convencionais.

Nas primeiras partes do projeto, os pesquisadores da UT Austin se concentrarão em dois desafios principais. A primeira é a logística de troca de gás natural por caldeiras elétricas para gerar vapor para a manufatura.

A segunda frente é entender o impacto que essas mudanças terão. A fabricação eletrizante pode criar tensão adicional na rede elétrica. E a forte dependência de energias renováveis ​​será uma mudança por causa de sua disponibilidade cíclica.

“A eletricidade renovável é intermitente – o vento sopra mais forte à noite e o sol só brilha durante o dia – então teremos que nos acostumar com a ideia de que a fonte de energia que usaremos flutuará”, disse Baldea. “Atualmente, os fabricantes assumem que a eletricidade é um utilitário que está disponível sempre que necessário, por isso teremos que estudar o impacto dessa variabilidade”.

Baldea é o diretor de tecnologia do EPIXC Institute. Também envolvidos no desenvolvimento do instituto da UT Austin estão Brian Korgel, professor de engenharia química e diretor do Instituto de Energia da UT Austin; Bruce Eldridge, distinto professor sênior de engenharia química; Vince Torres, diretor associado do Centro de Energia e Recursos Ambientais da Escola Cockrell; Hao Zhu e Alex Hanson, membros do corpo docente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Família Chandra; Maria Juenger, professora do Departamento de Engenharia Civil, Arquitetônica e Ambiental; e Vaibhav Bahadur, professor do Departamento de Engenharia Mecânica de Walker.