4319: Aviões no futuro poderão usar amoníaco como combustível livre de carbono

CIÊNCIA/TECNOLOGIA/AMBIENTE

A aviação tem crescido substancialmente nos últimos anos e isso tem tido um impacto considerável no ambiente. Assim, várias organizações estão a estudar um novo tipo de combustível que seja “amigo do ambiente”. Um estudo agora dado a conhecer, embora ainda conceptual, aponta a utilidade da utilização do amoníaco como combustível para aviões a jacto.

Os impactos climáticos das emissões não-CO2, como os óxidos de nitrogénio não podem ser ignorados, pois representam efeitos de aquecimento global a curto prazo que são importantes.

Combustível dos aviões tem de ser “amigo do ambiente”

As entidades Reaction Engines e o Britain’s Science and Technology Facilities Council (STFC) do Reino Unido, completaram um estudo de conceito sobre a utilidade da utilização do amoníaco como combustível para aviões a jacto. Segundo as informações, é possível combinar a tecnologia de troca de calor dos Motores de Reacção com os avançados catalisadores do STFC. O resultado, como se espera, é a produção de um sistema de propulsão sustentável e de baixas emissões para as aeronaves do futuro.

Conforme é conhecido, os modernos motores a jacto utilizam uma variedade de combustíveis à base de querosene. Esta combinação complexa de hidrocarbonetos tem uma densidade energética muito elevada que pode impulsionar aviões muito para além da velocidade do som e transportar passageiros e carga em todo o mundo.

Infelizmente, estes combustíveis são também derivados de combustíveis fósseis e produzem emissões significativas de dióxido de carbono. Segundo alguns compromissos das entidades aeronáuticas e de alguns governos, estas emissões terão de ser drasticamente reduzidas até 2050.

Trocar a querosene por amoníaco

Uma forma de conseguir estas reduções é procurar alternativas aos combustíveis convencionais para aviões a jacto. No entanto, o problema está nas alternativas. Quer isto dizer que a maioria das possíveis soluções têm uma densidade energética muito inferior aos combustíveis de aviação normais, para além de outros inconvenientes.

Por exemplo, a actual tecnologia de baterias exigiria que as futuras aeronaves fossem muito pequenas, de curto alcance e com baixa capacidade de carga útil. Por outro lado, o hidrogénio líquido poderia ser uma alternativa viável, mas o seu consumo exige equipamento complexo e que obrigaria a uma alteração radical do conceito de avião, assim como todas as infra-estruturas que estes necessitam.

A ideia de utilizar amoníaco como combustível para a aviação não é nova. Contudo, este combustível tem apenas um terço da densidade energética do diesel. Apesar disso, tem argumentos que podem servir de contrapeso. Por exemplo, é relativamente fácil de liquefazer e armazenar, e já foi utilizado no famoso avião foguete X-15, impulsionando-o para o espaço numa série de missões sub-orbitais nas décadas de 1950 e 1960. Além disso…. isento de carbono!

A parte difícil é encontrar uma forma economicamente viável de o utilizar na aviação. Para resolver este problema, a Reaction Engines produziu um novo sistema de propulsão baseado na tecnologia de troca de calor que desenvolveu para o seu motor hipersónico SABRE, o qual foi testado pelo Laboratório Rutherford Appleton da STFC perto de Didcot em Oxfordshire.

Mecânica “simples” para usar o amoníaco como combustível de avião

Neste novo sistema, o amoníaco é armazenado como um líquido refrigerado e pressurizado nas asas da aeronave, tal como o combustível à base de querosene faz actualmente. O calor recolhido do motor pelo permutador de calor aqueceria o amoníaco enquanto este é bombeado e introduzido num reactor químico onde um catalisador decompõe parte do amoníaco em hidrogénio.

A mistura de amoníaco e hidrogénio é introduzida no motor a jacto, onde é queimada como combustível convencional. Como resultado, as emissões serão principalmente constituídas por azoto e vapor de água.

Segundo a Reaction Engines, a densidade de energia do amoníaco é suficientemente elevada para que a aeronave não precise de modificações significativas e o motor possa ser recondicionado num período de tempo relativamente curto. Os trabalhos estão em curso num teste em terra com um primeiro voo dentro de alguns anos.

A combinação da tecnologia de troca de calor dos Motores de Reacção e os catalisadores inovadores do STFC permitirão o desenvolvimento de uma classe de sistemas de propulsão da aviação baseados em amoníaco ecológico que mudarão as regras. O nosso estudo mostrou que um motor a jacto movido a amoníaco poderá ser adaptado a partir de motores actualmente disponíveis, e o amoníaco como combustível não requer uma reconsideração completa da concepção de aeronaves civis como os conhecemos hoje. Isto significa que é possível uma transição rápida para um futuro sustentável da aviação de baixo custo; Os aviões movidos amoníaco podem estar disponíveis para rotas de curta duração muito antes de 2050.

Dr. James Barth, engenheiro responsável da Reaction Engines.

13 Set 2020