Por que é difícil descarbonizar a aviação?

A expressão “Hard to Abate Sectors” (Setores de Descarbonização Desafiadora) descreve os ramos de atividade para os quais a transição rumo a uma economia de baixa emissão de carbono apresenta obstáculos significativos. Essa mudança não se resume a uma simples substituição dos atuais fornecedores de energia por alternativas que não emitam diretamente carbono para operar suas atividades. Ademais, para alguns setores, a substituição está longe de ser um processo fácil. Os segmentos com essa característica de descarbonização enfrentam o desafio de desmontar e reconstruir complexas interdependências industriais estabelecidas por décadas, além da necessidade de aplicar tecnologias — muitas ainda em fase de desenvolvimento ou com custos exorbitantes. Um deles é a aviação.

Vale citar que, embora a aviação contribua com aproximadamente 3% das emissões globais de carbono e cerca de 14% das emissões do setor de transporte, a transição para tecnologias capazes de eletrificação se mostra particularmente complexa para aeronaves, em comparação com veículos terrestres, como carros e trens.

Nos aviões, a energia mecânica necessária para produzir o empuxo suficiente para fazê-los voar vem majoritariamente de três combustíveis: gasolina (AVGAS), querosene (JetA1) e diesel. Portanto, todos de origem fóssil. O JetA1 oferece benefícios significativos, como sua alta densidade energética de aproximadamente 40 megajoules por kg, a capacidade de se manter líquido em temperaturas tão baixas quanto -45 °C, além de vantagens em termos de custo, minimização de perdas por evaporação em altas altitudes e um menor risco de incêndio. Por isso, substituir esse combustível por outro com as mesmas características mostra-se um grande desafio. Por exemplo, usar sistemas de armazenamento, como baterias, capazes de sustentar voos intercontinentais com centenas de passageiros, até o presente momento (2024), ainda pertence ao campo da ficção científica, e a possibilidade de aviões comerciais movidos a hidrogênio líquido parece distante.

Ainda, outro problema reside nos motores dos aviões. Esse dispositivo, que é o “coração” das aeronaves, não passa de uma turbina de gás, na qual o JetA1 vaporizado é queimado, para movimentar as pás da turbina. O hidrogênio poderia ser utilizado na turbinas atuais adaptadas, mas seria necessário quatro vezes o espaço de armazenamento do JetA1. Lembrando que, nesse volume o hidrogênio precisa estar liquefeito e mantido a -250º C. E os criogênicos para armazenamento de hidrogênio líquido devem resistir à pressão e, para tal, é importante que tenham forma cilíndrica ou esférica. Assim, eles não poderiam ser colocados nas asas, como é feito atualmente com os combustíveis líquidos.

Uma solução alternativa surge com a possibilidade do uso de combustíveis com baixa emissão de gás, que possam ser utilizados nos motores aeronáuticos já existentes, contando com toda a infraestrutura de distribuição fora e dentro das aeronaves já disponíveis com o mínimo de modificação. Portanto, a solução pode estar no desenvolvimento de biocombustíveis produzidos a partir de matéria vegetal ou resíduos orgânicos, que potencialmente não emitiriam mais CO₂ durante sua combustão do que o capturado pelas plantas em seu crescimento. E podemos afirmar que já houve progressos nessa direção, com voos de teste utilizando misturas de JetA1 e BioJet mostrando resultados possivelmente promissores.

Contudo, mesmo com diversas iniciativas, o biocombustível representa apenas uma ínfima fração do consumo anual de combustível das companhias aéreas, evidenciando o monumental desafio de substituição que enfrentamos. Embora a eficiência energética dos aviões modernos tenha aumentado significativamente, consumindo cerca de 50% menos combustível por passageiro/km do que nos anos 60, a expansão constante da demanda por viagens aéreas tem elevado sistematicamente o consumo global de combustível de aviação – a cada 15 anos, o número de passageiros transportados dobra. 

Além disso, a produção desses biocombustíveis também apresenta desafios intrínsecos. Por exemplo: para atender à demanda por biocombustível de aviação, a exploração de culturas oleaginosas, além dos resíduos orgânicos, seria necessária, o que acarretaria outros desafios ambientais. A soja, com baixo rendimento para a produção de BioJet por hectare, exigiria que os EUA cultivassem uma área vasta, quase quatro vezes maior do que a dedicada à cultura em 2016. Até mesmo uma das opções de BioJet de maior rendimento – o dendezeiro – que produz em média quatro toneladas de BioJet por hectare, ainda exigiria mais de 60 milhões de hectares de floresta tropical ou de áreas degradadas recuperadas para abastecer a demanda atual. 

Em contrapartida, uma alternativa que pode soar cinematográfica já foi explorada – a utilização de algas para produção de BioJet. Elas, que possuem alta produtividade e menor exigência de espaço, já foram consideradas uma alternativa promissora. No entanto, a Exxon Mobil, que investiu pesadamente na pesquisa de algas como fonte de biocombustível, reconhece os imensos desafios técnicos e financeiros de escalar essa solução para atender às necessidades globais.

Outra entre diversas áreas que se colocam como aliadas do processo de descarbonização é a produção de combustíveis sintéticos. Estes seriam desenvolvidos por meio de processos químicos de transformação de matérias-primas, como dióxido de carbono capturado diretamente do ar, em querosene sintética, que teriam propriedade físico-químicas semelhantes à produzida nas refinarias de petróleo, mas com uma pegada de carbono significativamente reduzida, contribuindo para os esforços de descarbonização do setor de transporte aéreo. Apesar das dificuldades da produção em escala dos sintéticos, por outro lado, é uma solução compatível com a infraestrutura existente de motores e distribuição, ao mesmo tempo que reduz a dependência de fontes de energia não renováveis e diminui o impacto ambiental associado às emissões de gases de efeito estufa.

Naturalmente, o caminho rumo à substituição energética se tornaria mais acessível se adotássemos medidas para reduzir o número de viagens internacionais “desnecessárias”, por exemplo, utilizando mais os recursos de reuniões on-line em alguns casos.

Recentemente, a França proibiu voos domésticos curtos que possam ser substituídos por viagens de trem de até duas horas e meia. Essa decisão impacta rotas populares, como as viagens de avião entre Paris e cidades como Nantes, Lyon e Bordeaux, excluindo voos de conexão.

Contudo, as projeções indicam uma expansão significativa do tráfego aéreo, com um aumento notável, especialmente na Ásia, mais proximamente, e na África, posteriormente, sugerindo que a demanda por viagens aéreas continuará a crescer, desafiando os esforços para mitigar o consumo de energia.

Sobre o autor

Danilo de Souza é é professor na Universidade Federal de Mato Grosso, sendo membro do Núcleo Interdisciplinar de Estudos em Planejamento Energético – NIEPE, e é Coordenador Técnico do CINASE – Circuito Nacional do Setor Elétrico | www.profdanilo.com