Novos laboratórios do RCGI pesquisam soluções para captura de CO2 no pré-sal e estocagem de energia solar

Pesquisadores da Universidade de São Paulo em parceria com o Research Centre for Greenhouse Gas Innovation (RCGI) – um dos Centros de Pesquisa em Engenharia (CPEs) apoiados pela FAPESP – estão desenvolvendo soluções para o armazenamento de energia solar e também para a captura e injeção de dióxido de carbono (CO2) nas profundezas do pré-sal durante a extração de gás natural.

Essas inovações decorrem da criação de dois novos laboratórios específicos – de Separação Supersônica e de Simulação Solar –, ambos instalados no Laboratório de Sistemas Energéticos Alternativos e Renováveis (Sisea) da Escola Politécnica da USP. Com investimentos de R$ 2 milhões, eles foram financiados pela parceria entre a Shell e a FAPESP, apoiadoras do RCGI.

No Laboratório de Separação Supersônica, uma equipe de mais de dez pesquisadores desenvolveu um dispositivo para a separação do dióxido de carbono presente no gás natural. “No pré-sal, o CO2 fica misturado com o gás natural. É necessário separá-los antes de virem à superfície. O dióxido de carbono é um ‘peso morto’ nesse processo; não coopera em nada do ponto de vista energético”, conta José Roberto Simões Moreira, professor da Escola Politécnica da USP e coordenador do Sisea.

Simões explica que já existem várias técnicas consagradas para a separação de CO2 do gás natural, mas apresentam um ponto desfavorável importante. “Elas geralmente precisam de altas taxas de compressão e, com isso, geram uma demanda energética muito alta nas máquinas compressoras. Além disso, as tecnologias de separação convencionais exigem investimentos elevados. A separação supersônica não chega a ser totalmente passiva do uso de energia, mas demanda muito menos energia e o custo é uma fração dos sistemas atuais”, diz.

Além de cálculos, simulações e testes, os pesquisadores do RCGI desenvolveram um dispositivo – já patenteado – para que a separação supersônica seja realizada, e o CO2, reinjetado no subsolo marinho. “Nosso equipamento acelera a mistura de gases em velocidades em escala sônica ou supersônica. Com essa aceleração, a temperatura da mistura gasosa cai a ponto de ocorrer uma mudança de fase: o CO2 se torna líquido ou sólido e o gás natural continua em seu estado gasoso, o que permite separá-los com maior facilidade”, explica.

Simões conta que, embora a técnica supersônica seja utilizada para outros propósitos há muitos anos, seu uso para a separação de gases é recente. “A nossa inovação está no dispositivo que desenvolvemos e estamos testando no laboratório”, diz.

Armazenamento da energia solar

Outro projeto em andamento tem por objetivo o armazenamento químico da energia solar. “Um dos problemas da energia elétrica fotovoltaica é como armazená-la para o seu uso nos horários em que não há incidência solar. A solução mais comum é o uso de baterias elétricas, mas também é possível obter o armazenamento químico, por meio de reações químicas, como as que estamos estudando”, diz Simões, que também coordena o projeto de Simulação Solar.

Nesse novo laboratório os pesquisadores estão desenvolvendo um simulador solar com o uso de lâmpadas de xenônio – cuja luminosidade incide sobre uma superfície em formato de parábola e é refletida em um ponto focal onde está instalado um reator termoquímico.

“O objetivo é fazer uma superfície paraboloide que concentre os raios solares em um determinado ponto. Com isso é possível alcançar temperaturas muito elevadas, a cerca de 1000 °C, e promover reações termoquímicas que produzem combustíveis solares, sobretudo monóxido de carbono e gás hidrogênio, também chamado de gás de síntese”, afirma.

Após os testes com lâmpadas de xenônio, o projeto prevê a construção de um equipamento fora do laboratório, que atue com a incidência de luz solar.

De acordo com Simões, a produção e o armazenamento dos gases combustíveis poderão ser bastante competitivos para fins industriais e comerciais. “Para residências, essa tecnologia não seria muito adequada por causa de tamanho e custos operacionais”, diz.