Etanol mais sustentável: USP testa tecnologias de captura de carbono

Considerado uma das principais alternativas aos combustíveis fósseis, o etanol ocupa posição de destaque na matriz energética brasileira, sendo apontado como um aliado no combate às mudanças climáticas. Ainda assim, sua produção não é isenta de impactos ambientais. A queima de biomassa nas usinas e outras etapas do processo liberam volumes significativos de dióxido de carbono (CO₂), o principal gás associado ao efeito estufa. Para enfrentar esse desafio, pesquisadores brasileiros desenvolvem tecnologias que não apenas reduzem essas emissões, mas propõem novas formas de reaproveitar o carbono liberado, reforçando o papel do etanol na economia de baixo carbono.

Duas pesquisas recentes com participação da Universidade de São Paulo (USP) ilustram esse movimento. Uma aposta na captura direta do CO₂ gerado nas usinas por meio de um sistema inovador capaz de reter a maior parte do gás antes que ele seja lançado na atmosfera. A outra propõe transformar esse mesmo CO₂ em insumo para a indústria da construção civil, na produção de um novo tipo de cimento reforçado com fibras vegetais, mais durável e ambientalmente eficiente. 

Captura de carbono pode reduzir drasticamente as emissões

Feito pela USP com a colaboração da Universidade Federal do Ceará (UFC), um dos estudos envolve o desenvolvimento de um equipamento com modelo avançado para captura de dióxido de carbono diretamente nos gases resultantes da queima do bagaço e da palha da cana-de açúcar nas usinas. A proposta combina simulações computacionais com experimentos em laboratório para projetar sistemas mais eficientes e economicamente viáveis.

A tecnologia se baseia em um processo conhecido como adsorção por modulação de temperatura, no qual o CO₂ é retido na superfície de um material sólido amplamente utilizado em aplicações industriais — no caso, uma zeólita, mineral com estrutura porosa. O diferencial do trabalho está na busca pela otimização do formato e do funcionamento do equipamento, o que deve permitir aumentar significativamente a eficiência da captura. De acordo com os pesquisadores, o sistema tem potencial para reter até 95% do CO₂ presente nos gases de combustão, um índice considerado elevado para esse tipo de aplicação.

O coordenador do projeto, Marcelo Seckler, professor da Escola Politécnica da USP, afirma que a grande inovação da pesquisa é aplicação de uma técnica avançada de design que permite propor configurações geométricas para os processos de captura, permitindo melhorar o escoamento dos gases e a transferência de calor e massa. 

Além do desempenho ambiental, o custo estimado também chama atenção. Os estudos indicam que o valor por tonelada de CO₂ capturado é competitivo em relação a métodos tradicionais, como processos químicos baseados em solventes líquidos. Isso abre espaço para a adoção em escala industrial, especialmente em um setor que já busca se alinhar a metas de descarbonização.

Os pesquisadores reconhecem, no entanto, que ainda existem desafios técnicos. Impurezas presentes nos gases, como vapor d’água e compostos sulfurados, podem exigir etapas adicionais de tratamento. Mesmo assim, a expectativa é de que ajustes no projeto e no controle térmico do sistema abram caminho para a aplicação em condições reais de operação. Caso seja implementada, a tecnologia pode contribuir para tornar o etanol brasileiro ainda mais competitivo do ponto de vista ambiental, com potencial inclusive para gerar balanço negativo de carbono.

A maior parte dos experimentos é desenvolvida no Centro de Pesquisa e Inovação em Gases do Efeito Estufa (RGCI), em São Paulo, com financiamento da Shell do Brasil, por meio de uma cláusula de investimento em Pesquisa e Desenvolvimento da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). 

Cimento sustentável transforma CO₂ em matéria-prima

Enquanto uma frente de pesquisa se dedica a evitar que o dióxido de carbono chegue à atmosfera, outra aposta em dar destino útil ao gás já capturado. Cientistas da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA) da USP em Pirassununga (SP) desenvolveram um novo tipo de cimento reforçado com fibras vegetais capaz de absorver CO₂ durante a cura do material – processo que aumenta a resistência, além de diminuir trincas e permeabilidade –, permitindo maior durabilidade em comparação a materiais convencionais.

Um dos objetivos é substituir parte dos compostos à base de cálcio por óxido de magnésio no cimento, o que resulta em um produto menos alcalino. Essa característica é fundamental para preservar as fibras vegetais incorporadas, evitando sua degradação ao longo do tempo. Além disso, durante a carbonatação acelerada — etapa em que o material entra em contato com o CO₂ —, o gás é incorporado à estrutura do compósito, contribuindo para reduzir as emissões líquidas do processo.

Segundo os pesquisadores, cada metro cúbico do novo cimento pode absorver 100 quilos de dióxido de carbono, o que abre a possibilidade de utilizar o CO₂ proveniente das usinas de etanol como insumo industrial. A ideia é criar uma conexão direta entre a produção de biocombustível e a indústria da construção, dois setores relevantes, econômica e ambientalmente, para o País. 

Apenas no Estado de São Paulo, as emissões anuais da produção de etanol, a maior do País, são da ordem de 11,3 milhões de toneladas por ano. O químico Adriano Azevedo, pesquisador da FZEA e participante do projeto, explica que, diante desse volume, o desenvolvimento de tecnologias complementares pode contribuir, de forma decisiva, para a descarbonização do setor sucroenergético, fortalecendo a sustentabilidade do segmento brasileiro dos biocombustíveis e contribuindo com as metas globais de mitigação dos efeitos climáticos adversos.  

Para a tecnologia chegar ao mercado, no entanto, ainda são necessários estudos adicionais sobre escala de produção, logística de fornecimento do CO₂ e viabilidade econômica em ambientes industriais.

Inovação como aliada da transição energética

As duas pesquisas partem de abordagens diferentes, mas convergem para uma mesma meta: reduzir as emissões associadas à produção de etanol e ampliar os benefícios ambientais do biocombustível. Ao combinar captura de carbono, reaproveitamento de resíduos e desenvolvimento de novos materiais, os estudos reforçam, de acordo com os pesquisadores, o papel da ciência brasileira na busca por soluções concretas para a transição energética e o enfrentamento das mudanças climáticas.

Além de mitigar impactos, essas iniciativas apontam, segundo eles, para um modelo de economia circular, no qual o CO₂ deixa de ser apenas um resíduo indesejado e passa a ser encarado como um recurso.