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Carvão limpo? Misture gaseificação com células a combustível

Carvão limpo? Misture gaseificação com células a combustível
A célula de combustível pode gerar calor suficiente para sustentar o processo de gaseificação do carvão. [Imagem: Jeffrey Hanna]

Carvão limpo

Apesar da preocupação com a emissão de gases de efeito estufa e de poluentes particulados, o uso do carvão está crescendo em todo o mundo.

A boa notícia é que pode ser possível gerar eletricidade a partir do carvão com uma eficiência muito maior do que a atual - possivelmente atingindo o dobro da eficiência combustível-eletricidade das usinas a carvão de hoje.

Para isso, Katherine Ong e Ahmed Ghoniem, do MIT, nos EUA, combinaram em um único sistema duas tecnologias bem conhecidas: a gaseificação do carvão e a célula de combustível.

Gaseificação e células a combustível

A gaseificação do carvão é um meio de extrair combustível gasoso do carvão pulverizado, em substituição à queima do próprio carvão. A técnica é amplamente utilizada em fábricas de processamento de produtos químicos para produzir o gás hidrogênio. A gaseificação do carvão funciona a uma temperatura mais baixa e é mais eficiente do que a combustão.

As células a combustível produzem eletricidade a partir de um combustível gasoso fazendo-o passar através de um dispositivo parecido com uma bateria, onde o combustível reage eletroquimicamente com o oxigênio do ar, liberando água como resíduo.

Combinar estes dois sistemas é atraente porque ambos operam a temperaturas elevadas, por volta dos 800º C, o que tem a vantagem adicional de permitir a troca de calor entre eles, minimizando a perda de energia.

De fato, a célula de combustível pode gerar calor suficiente para sustentar o processo de gaseificação do carvão, eliminando a necessidade de um sistema de aquecimento separado, que é normalmente fornecido pela queima de uma parte do carvão.

Sequestro do carbono

Como, nesse sistema híbrido, não há nenhuma queima envolvida, são produzidos menos cinzas e outros poluentes do ar do que pela combustão. O sistema ainda produz dióxido de carbono, mas na forma de um fluxo puro, não contaminado, e não misturado com o ar, como nas usinas convencionais que queimam carvão.

Isso deverá tornar mais fácil fazer a captura e o sequestro de carbono - isto é, a captura do gás de saída para que ele seja enterrado no subsolo ou descartado de alguma outra forma - para eliminar ou reduzir drasticamente as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. Nas usinas atuais, o CO2 do ar deve ser removido da corrente de gás antes que possa ser realizado o sequestro do carbono.

Está tudo aí

O próximo passo da equipe será a construção de uma planta-piloto para medir o desempenho do sistema híbrido em condições reais. Segundo o engenheiro, como as duas tecnologias individualmente são bem desenvolvidas, construir um sistema operacional em grande escala é algo plenamente alcançável.

"Este sistema não requer novas tecnologias que precisem de mais tempo para se desenvolver. É apenas uma questão de acoplar estas duas tecnologias existentes," disse Ong.

Bibliografia:

Modeling of indirect carbon fuel cell systems with steam and dry gasification
Katherine M. Ong, Ahmed F. Ghoniem
Journal of Power Sources
Vol.: 313, 1 May 2016, Pages 51-64
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.02.050




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