A rota suíça para o metano sintético é mais sólida e mais flexível

Os portadores de energia sintética são neutros em carbono e tornam a energia renovável transportável e armazenável a longo prazo.
O metano produzido sinteticamente é um deles, mas há um problema: a produção envolve perdas de energia bastante altas; além disso, os processos existentes requerem a purificação do metano.
Para mudar esta situação, em Suíça Pesquisadores da EMPA desenvolveram um novo conceito de reator otimizado para metanação, ou seja, a geração de metano sintético.

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Apenas a quantidade de CO2 previamente removida pelo vapor de água da atmosfera é produzida

Uma transição energética bem-sucedida requer fontes de energia que não agridam o clima; isso significa: menos emissões possíveis de CO2 (idealmente nenhuma), durante a produção e uso.
Os portadores de energia sintética, ou seja, aqueles obtidos a partir de energia renovável por meio de processos de conversão química, são uma das opções mais promissoras.
A utilização desses portadores de energia produz apenas a quantidade de CO2 que antes era retirada da atmosfera para sua produção.

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Christian Bach: "Um manifold feito para nós pela Climeworks, um spin-off da Politécnica de Zurique"

O metano produzido artificialmente se enquadra nessa categoria.
“O gás sintético oferece um enorme potencial se for produzido a partir do CO2 atmosférico e do hidrogênio gerado de forma renovável”ele explica Christian Bach, chefe do laboratório Automotive Powertrain Technologies daEMPA.
“No entanto, para a produção de hidrogênio é preciso ter muita água e eletricidade renovável. Em nosso demonstrador de mobilidade, queremos, portanto, extrair não apenas dióxido de carbono, mas também água para a produção de hidrogênio diretamente da atmosfera com a ajuda de um coletor de CO2 feito por uma empresa spin-off da Politécnico de Zurique, o Climateworks”.
No futuro, esses conceitos poderão ser implementados em regiões desérticas que carecem de reservas de água líquida.

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Nenhum "H" no lado produzido nos estudos de Kiefer, Nikolic, Borgschulte e Dimopoulos Eggenschwiler

No entanto, a produção de metano sintético a partir de hidrogênio e CO2, a chamada metanação, apresenta armadilhas.
De fato, o metano produzido por esse processo catalítico ainda contém hidrogênio, o que impede que ele seja introduzido diretamente na rede de gás.
Os pesquisadores deEMPA Florian Kiefer, Marina Nikolic, Andreas Borgschulte e Panayotis Dimopoulos Eggenschwiler portanto, desenvolveram um novo conceito de reator, no qual a formação de hidrogênio no lado do produto é evitada.
Isso leva a um controle de processo mais simples e maior adequação para operação dinâmica, por exemplo, para acoplamento com energias renováveis ​​disponíveis de forma instável.
O projeto é apoiado pelo Cantão de Zurique, Avenergy Suisse, Migros, Lidl Suíça, Armasuisse, Swisspower e o Conselho dos Institutos Federais de Tecnologia.

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A introdução direta do “neometano” na rede de gás é possível graças à adsorção de H2O

O metano livre de hidrogênio é produzido por um processo chamado metanação por absorção.
A ideia: a água produzida durante a reação é continuamente adsorvida em um suporte catalisador poroso durante a metanação.
A adsorção, diferente da absorção, é um fenômeno químico-físico que consiste no acúmulo de uma ou mais substâncias fluidas na superfície de um condensado.
A remoção contínua de água permite obter apenas metano como produto, na forma pura, eliminando a necessidade de purificar a (anterior) mistura de produtos.
No final da reação, o material de suporte catalítico é novamente seco por redução da pressão e está pronto para o próximo ciclo de reação.
“Este processo é mais flexível e estável do que os sistemas anteriores, mas também tem algum potencial de economia de energia porque podemos executá-lo a uma pressão mais baixa e sem separação e recirculação de hidrogênio”ele explica Florian Kiefer, líder do projeto para metanação aprimorada de absorção em Mover.
"No entanto, uma avaliação precisa da eficiência energética só será possível quando o demonstrador estiver em pleno funcionamento."

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Do laboratório à planta industrial: três anos de pesquisa com pastilhas de zeólita concluídos pela patente

Florian Kiefer e sua equipe levaram cerca de três anos para desenvolver um novo conceito de reator com pastilhas de zeólita que atuam como um suporte poroso para o catalisador e simultaneamente absorvem a água produzida durante a reação de metanação.
O foco também foi o upscaling do processo: em outras palavras, eles raciocinaram sobre o conceito de como esse processo pode ser implementado para plantas de grande porte.
Para o efeito, a EMPA colaborou com vários parceiros industriais.
O tempo de regeneração, ou seja, o tempo necessário para secar o reator, é crítico para o projeto do reator e planejamento do processo.
Para garantir a produção contínua de metano sintético, pelo menos dois reatores devem operar alternadamente.
O gerenciamento de calor também é crítico para a secagem do reator, tanto pela remoção de calor do reator quanto pelo armazenamento do calor no leito do catalisador.
E a equipe de Florian Kiefer já registrou uma patente nessa área.

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Um sistema de energia flexível graças aos synfuels: são fáceis de armazenar e transportar

Os combustíveis sintéticos são usados ​​em veículos convencionais a gasolina, diesel ou gás.
As altas perdas de conversão são a maior desvantagem dos combustíveis sintéticos: hoje, cerca de 50% da energia primária é perdida durante a produção de combustíveis sintéticos a partir de eletricidade renovável.
No futuro, essas perdas provavelmente podem ser reduzidas para 40-45 por cento.
As análises econômicas mostram que os synfuels só fazem sentido nos casos em que a eletrificação direta não é possível: por exemplo, no transporte de mercadorias pesadas e de longa distância, navios de carga e aeronaves.
No entanto, se for considerado todo o sistema energético, os combustíveis sintéticos apresentam uma vantagem decisiva: podem ser facilmente transportados por longas distâncias, o que também permite a exploração de recursos energéticos renováveis ​​distantes.
Além disso, eles podem ser armazenados por longos períodos de tempo sem qualquer perda.
Dessa forma, eles tornam nosso sistema de energia renovável doméstico muito mais flexível.

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