Pesquisadora suíça cria gasolina sintética para motores atuais

Alessia Cesarini, uma engenheira química suíça, está desenvolvendo um combustível sintético “drop-in” que funciona com os motores de combustão e a infraestrutura existentes. Michele Andina / SWI swissinfo.ch

Uma pesquisadora suíça desenvolveu um combustível sintético que pode substituir a gasolina convencional sem exigir adaptações em motores ou na infraestrutura de abastecimento. Produzido a partir de dióxido de carbono capturado e hidrogênio verde, o combustível tem potencial para reduzir as emissões de carbono em até 95%.

No laboratório do Instituto Federal de Testes de Materiais (Empa), em Dübendorf, uma rede de tubulações e módulos personalizados funciona continuamente enquanto a pesquisadora Alessia Cesarini apresenta o protótipo da unidade de eletrocombustível. O equipamento, que levou dois anos para ser desenvolvido, produz combustível sintético líquido a partir de eletricidade renovável, água e dióxido de carbono.

O objetivo dela é transformar o projeto em um negócio que ofereça uma alternativa viável aos combustíveis fósseis convencionais. “Ainda existem muitos sistemas com motores de combustão em funcionamento, e a ideia é fornecer uma solução produzida localmente e menos poluente”, explica.

O transporte respondeLink externo por 47% das emissões de CO₂ (gás carbônico) relacionadas à energia na Suíça, em comparação com 25% globalmente. Um estudoLink externo estima que cerca de dois milhões de veículos movidos a combustão continuarão nas estradas do país até 2040. A BloombergLink externo estima que 55% dos carros ainda funcionarão com motores de combustão nesse período. Além disso, para setores de difícil descarbonização, como a aviação, a redução das emissões a longo prazo dependerá fortemente da adoção de combustíveis renováveis.

A abordagem de Cesarini é simples: “O objetivo é desenvolver uma solução que funcione com os veículos e a infraestrutura existentes – sustentável tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico”, afirma.

A pesquisa com combustíveis sintéticos está se expandindo rapidamente, especialmente na China, nos Estados Unidos e na Europa. O Observatório Internacional de E-fuels 2025 listaLink externo mais de 120 projetos de grande escala em 28 países. Contudo, o setor ainda está em estágio inicial e é altamente concentrado, com uma transição clara do trabalho conceitual para projetos-piloto industriais.

A Suíça está se posicionando como um polo de pesquisa avançada, combinando CO₂, hidrogênio verde (hidrogênio gerado por meio de energias renováveis e limpas) e química inovadora para produzir combustíveis de baixa pegada de carbono.

O trabalho de Cesarini mira um nicho específico ao focar inicialmente em uma gasolina “drop-in” (combustível sintético alternativo que substitui perfeitamente o combustível fóssil sem necessidade de adaptações), utilizando catalisadores (substâncias que aceleram reações químicas sem serem consumidas nelas) energeticamente eficientes, antes de também avançar para o setor de aviação.

Muitos de seus colegas estão explorando diretamente combustíveis de aviação ou trabalhando em processos solares “sun-to-liquid” (tecnologia que converte luz solar, água e CO₂ em combustíveis líquidos).

Construindo hidrocarbonetos

No laboratório, Cesarini segura dois frascos com um líquido amarelado. “Você consegue notar a diferença?”, pergunta. Ambos têm aquele cheiro forte e acre característico. No entanto, um é gasolina comum de 95 octanas (gasolina padrão comercial), enquanto o outro é sua versão sintética.

No centro de sua inovação está um processo químico chamado oligomerização (reação que combina pequenas moléculas para formar estruturas maiores), que converte moléculas de etileno ou propileno em um combustível líquido muito semelhante à gasolina convencional. Outra vantagem de seu processo é a possibilidade de estender a produção a compostos químicos de querosene, que poderiam ser usados futuramente em aviões.

O ciclo começa com o dióxido de carbono (CO₂), que é removido da biosfera ou da atmosfera e transformado em álcoois, como metanol ou etanol. A água é então removida desses líquidos por meio de um método existente conhecido como desidratação (processo de remoção de água de uma substância), convertendo-os em etileno e propileno.

Esses gases são então enviados para um reator, onde um catalisador quebra as moléculas e as recombina em hidrocarbonetos (compostos químicos formados por átomos de carbono e hidrogênio) mais longos, criando um combustível sintético que pode ser usado diretamente em carros, aviões ou outras máquinas.

O catalisador é um elemento-chave para tornar o processo eficiente e manter baixo o consumo de energia, explica Cesarini. “Começamos com moléculas muito pequenas, que podem ser comparadas a pequenos blocos de montar Lego. Com o Lego, queremos construir uma estrutura com uma forma específica usando esses pequenos blocos. Fazer o combustível não é diferente. Temos moléculas pequenas, que combinamos em uma mistura planejada de moléculas mais longas. E essa combinação é feita de forma precisa pelo catalisador.”

Catalisador secreto

O catalisador é um ingrediente especial que permanece em segredo. Cesarini não pode dizer muito, além de que ele é diferente de outros catalisadores e combina os blocos de construção para obter um combustível com propriedades predefinidas, que pode ser usado imediatamente.

Esta é uma enorme vantagem competitiva, diz ela. Testes independentes mostraram que seu combustível sintético já atinge um RON (sigla em inglês para Número de Octanagem Pesquisada, que mede a resistência do combustível à detonação precoce no motor) de 95, uma referência fundamental para a gasolina sem chumbo padrão. Estimativas iniciais sugerem que ele poderia se tornar competitivo em termos de custo em relação à gasolina fóssil assim que for produzido em escala industrial.

Testes independentes demonstraram que o seu combustível sintético já atinge um índice de octano de investigação (RON) de 95, um valor de referência fundamental para a gasolina sem chumbo normal. Michele Andina / SWI swissinfo.ch

“Não é necessário fazer nenhuma adaptação cara nos veículos. Você pode simplesmente substituir o combustível fóssil, e o motor funcionará como deveria”, explica.

A Empa descreve o combustível como amigo do clima, embora dados precisos sobre emissões ainda estejam pendentes. “Em termos gerais, é possível reduzir as emissões, dependendo da fonte utilizada, teoricamente em até 100%”, afirma. “Sendo mais realista, a redução ficará em torno de 90% a 95%.”

O pesquisador Jörg Sauer classificaLink externo o projeto de Cesarini como “altamente relevante”. Embora as pesquisas recentes em oligomerização tenham se concentrado em combustíveis sustentáveis de aviação, ele afirma que “compostos do tipo gasolina continuarão sendo necessários por um longo período”.

Contudo, Sauer, que chefia o Instituto de Pesquisa de Catalisadores e Tecnologia no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), ressaltou que garantir padrões rigorosos de qualidade será essencial.

Estratégia focada

Cesarini iniciou sua pesquisa com combustíveis sintéticos no Instituto Federal de Tecnologia ETH Zurique, trabalhando em projetos voltados para produtos químicos e combustíveis sustentáveis para a aviação. No entanto, as regras globais rígidas de certificação – que muitas vezes podem levar mais de uma década para serem implementadas – motivaram uma mudança estratégica: fornecer primeiro um combustível para o transporte rodoviário, onde a aprovação é mais rápida e regulamentada em nível nacional.

Logo adiante, no corredor de seu laboratório, um protótipo de teste maior também está em operação, capaz de produzir cerca de 10 mil litros de combustível sintético por ano.

Com uma bolsa de empreendedorismo da Empa (Empa Entrepreneur Fellowship), a pesquisadora do cantão (estado) do Ticino está agora expandindo o projeto e lançando uma start-up. “O doutorado aparentemente se transformou em uma empresa”, diz com um sorriso. “É como aprender um novo idioma.”

As aplicações iniciais do combustível sustentável serão focadas no setor florestal, onde volumes menores e o uso controlado facilitam os testes de mercado. O próximo passo envolverá aumentar a produção para um milhão de litros por ano antes de avançar para o fornecimento industrial.

Imprevistos desconhecidos

Expandir a produção para levar o novo combustível ao mercado será um desafio gigantesco, reconhecem os pesquisadores da Empa. “Em grande escala, podem surgir muitos problemas nos quais não se havia pensado antes. É o que sempre chamamos de ‘imprevistos desconhecidos'”, observa Nathalie CasasLink externo, que chefia o departamento de energia, mobilidade e meio ambiente da Empa.

Sauer concorda com essa visão e defende a integração rigorosa do próximo projeto-piloto a um processo de produção bem definido, com insumos precisos e produtos químicos finais controlados, para que as condições operacionais possam ser diretamente vinculadas à qualidade do produto.

A produção em larga escala também exigirá investimentos significativos – potencialmente dezenas de milhões de francos (moeda oficial da Suíça) -, embora o projeto da start-up de Cesarini se beneficie do uso de designs de reatores industriais já existentes. “Existem muitos investidores ao redor do mundo comprometidos em fornecer capital para esse tipo de tecnologia ecologicamente correta. Mas o mundo está mudando, e o cenário está se tornando mais difícil”, admite Casas.

Sauer concorda, dizendo que, com esse trabalho, a Suíça tem a oportunidade de conquistar uma vantagem tecnológica por meio de sua “excelente pesquisa básica de liderança mundial, que está conectada à transferência para a aplicação prática”.

Ambiente competitivo

Apesar dos obstáculos à frente, Cesarini está confiante de que a demanda e os investidores surgirão. Além da sustentabilidade, a segurança energética está impulsionando o interesse, diz ela, uma tendência regularmente destacadaLink externo pela Agência Internacional de Energia (AIE). “A urgência de substituir o combustível fóssil está aumentando”, motivando representantes da indústria e atores do mercado a explorar “até onde isso pode chegar e como potenciais colaborações podem ser estabelecidas”, observa.

Portanto, quando os motoristas finalmente poderão comprar essa gasolina amiga do clima nos postos de combustíveis suíços? “O mais rápido possível”, diz ela, acrescentando que seu objetivo é cortar as emissões agora. “Toda vez que abastecemos, ainda estamos usando combustíveis fósseis. Queremos mudar isso.”

Edição: Gabe Bullard/Veronica De Vore

Adaptação: DvSperling