Docentes de Engenharia Elétrica e Engenharia Química da FEI, orientadores de projeto voltado ao estudo de motores a hidrogênio, explicam o desafio da fabricante de aeronaves
Como parte de um conjunto de iniciativas para o alcance da meta de emissão zero de carbono na aviação até 2035, a Airbus anunciou no primeiro trimestre deste ano um projeto ambicioso para a indústria: realizar ainda nesta década, em 2026, um voo 100% movido a hidrogênio em um A380, o maior avião de passageiros do mundo.
Para tanto, a empresa planeja o desenvolvimento de um motor a hidrogênio, uma alternativa não poluente, que será testada como um propulsor adicional integrado à parte de cima da aeronave, que conta com outras quatro turbinas convencionais. “Desta maneira, será possível, junto com equipamentos de monitoramento, verificar o comportamento dessa turbina em condições reais de voo, sua autonomia, eficiência energética e eventuais riscos de falha”, conta Fabio Delatore, professor de Engenharia Elétrica da FEI e coorientador do projeto Fórmula FEI H2, cujo objetivo é o desenvolvimento de um veículo de competição movido a célula de hidrogênio.
De acordo com o docente FEIano, com experiência em processos de inovação voltados para a mobilidade, a exemplo também da eletrificação de veículos, a proposta de um motor (turbina) a hidrogênio da Airbus, caso bem-sucedida, pode não apenas ser decisiva no avanço de inúmeras aplicações industriais, mas também para uma acentuada redução de emissões de gases de efeito estufa (GEE) gerados por voos comerciais globalmente, que corresponderam a 3% do total planetário em 2021.
“Algumas inovações no transporte aéreo, como combustíveis com maior eficiência energética e veículos elétricos de ascensão vertical (eVTOLs), são importantes, mas as turbinas a hidrogênio, a exemplo do que propõe a Airbus, abrem frentes de pesquisa que vão desde o transporte marítimo até a siderurgia, mercados que têm mais dificuldade em reduzir sua dependência dos combustíveis fósseis e, consequentemente, atingir as metas atuais dos acordos climáticos governamentais e setoriais”, explica Delatore.
Nos próximos quatro anos, porém, o desafio da Airbus de um ponto de vista tecnológico não será fácil, trazendo problemas que todo engenheiro sonha em ter, afirma o professor Gerhard Ett, professor de Engenharia Química da FEI e coorientador do projeto Fórmula FEI H2. “Para conseguir um voo totalmente a hidrogênio até 2026, os engenheiros precisarão criar um sistema de distribuição criogênica capaz de armazenar 400 quilogramas de hidrogênio líquido a -253 graus Celsius. Com isso, o problema se torna um pouco maior, pois será necessário manter o hidrogênio resfriado, um gás, aliás, que tem uma queima bem mais rápida em comparação ao combustível de aviação”, esclarece ele, que também é engenheiro especializado em mecânica de aeronaves e sustentabilidade no transporte aéreo, além de colaborador em projetos da Embraer para o uso do hidrogênio como combustível.
Nesse sentido, complementa Ett, entender como será a combustão do hidrogênio em voo é um dos grandes trunfos do projeto da fabricante de aviões. “Apesar da queima do hidrogênio líquido não gerar emissões de CO2, o GEE mais presente na atmosfera, os motores a hidrogênio ainda produzirão, além de vapor de água, óxidos nitrosos, poluentes comuns que também contribuem para o aquecimento global. Em voo, será possível alterar condições de operação do motor que reduzam essas emissões, como, por exemplo, a proporção entre ar e hidrogênio, assim como temperatura, numa combustão mais ecoeficiente”, diz. “Outra opção que, eventualmente, pode ser cogitada pela Airbus, é o uso do oxigênio do ar em células de hidrogênio para gerar eletricidade, uma tecnologia hoje amplamente utilizada em testes na indústria automotiva, naval e ferroviária”, conclui.
FEI estuda eficiência energética de mistura etanol-hidrogênio em motores flex
Desenvolvendo soluções em megatendências da indústria, a FEI, em parceria com o governo federal no programa Rota 2030, é responsável por um estudo para a utilização da mistura etanol-hidrogênio em motores flex, com o objetivo de gerar maior rendimento e, consequentemente, menor emissão de gases poluentes.
Inserido no Eixo de Biocombustíveis da Linha V do Rota 2030, o projeto conta com participação dos departamentos de Engenharia Química, Engenharia Mecânica e Física da Instituição, buscando a inserção de um processo embarcado de conversão de etanol que produza uma mistura combustível com elevado conteúdo calorífico para injeção em motores convencionais flex fuel.
O processo envolve a reforma parcial do etanol para a produção de biohidrogênio, formando uma mistura etanol-hidrogênio com características adequadas para injeção e queima em motores ciclo Otto. “O uso de mistura etanol-hidrogênio pode ser aplicado no motor diretamente sem grandes modificações estruturais. Por ter esta vantagem, é possível que o processo seja aplicado globalmente, envolvendo uma diversidade de indústrias, a exemplo do setor químico, petroquímico e de materiais, expandindo a possibilidade de desenvolvimento tecnológico”, explica o professor Gerhard Ett.
SUGESTÕES DE PERGUNTAS
- Como funcionam os motores e turbinas a hidrogênio e como podem ser aplicados por diferentes indústrias para zerar emissões de GEE?
- Qual o estágio atual de desenvolvimento de motores a hidrogênio no Brasil e no mundo? Quais são os desafios para que a tecnologia seja amplamente adotada?
- O que é atualmente estudado na FEI para o desenvolvimento de motores a hidrogênio, a exemplo do projeto Formula FEI H2 e a eficiência da mistura etanol-hidrogênio?
- Quais soluções podem ser desenvolvidas a partir do uso do hidrogênio como combustível?
