Costumávamos acreditar que o futuro seria movido a bateria. A visão estava limpa. Sem escapamentos. Apenas frotas silenciosas de Teslas e Nissans deslizando por arranha-céus de vidro, um sonho de ficção científica realizado pelos primeiros profetas da tecnologia como Bradbury e Dick. O hype era real. Em 2008, Barack Obama comprometeu-se a colocar um milhão de veículos eléctricos nas estradas americanas até 2015. Parecia inevitável. Tínhamos o hardware também. A Folha Nissan. O Tesla Modelo S. O BMW ActiveE. Eles estavam aqui. Eles eram brilhantes.
Então a realidade bateu.
Ansiedade de alcance não é mais um termo de marketing. É uma barreira física. A maioria dos primeiros EVs ofereciam de 160 a 320 quilômetros antes que a bateria acabasse. É isso. E infraestrutura de carregamento? Escasso. Você não poderia simplesmente “encher”. Você teve que procurar plugues. O medo de ficar preso tornou-se um assassino do mercado. As vendas estagnaram. Em 2012, apenas 52.835 plug-ins foram retirados dos lotes. De dezembro de 2010 até esse período, as vendas totais giraram em torno de 70 mil unidades. Contra 15 milhões de veículos tradicionais vendidos anualmente? Isso é menos de 1 por cento. Um erro de arredondamento.
Então a indústria girou. Não para trás, mas para os lados. As empresas perceberam que não podiam simplesmente esperar que as baterias melhorassem. Eles viam a economia dos combustíveis fósseis não como um fracasso, mas como uma plataforma. A Audi está liderando esse ataque. Especificamente, eles estão apostando no e-gas.
Em 2013, a Audi abriu a primeira planta industrial do mundo para produzir combustível sintético e neutro em carbono. Esta não é apenas gasolina normal. É um gás eletrônico projetado para veículos a gás natural comprimido (GNC). Sua bancada de testes? O A3 Sportback TCNG. Mas o maior desafio é a infraestrutura. Esta planta cria um projeto. Constrói a rede necessária para fornecer eletricidade aos veículos elétricos e hidrogénio aos automóveis com células de combustível quando essas tecnologias realmente amadurecerem. É uma ponte.
Os céticos não ficam impressionados. Christopher DeMorro, escrevendo para Gas 2, divulgou isso. Seu argumento foi contundente. O problema não é apenas sustentar as emissões. Está reduzindo-os. O foco no gás eletrônico nos mantém no padrão de carbono. Devemos priorizar veículos que consomem menos energia nesse período. Eficiência sobre síntese.
Mas antes de descartar o projeto como lavagem verde corporativa, você precisa entender a mecânica. Você precisa ver como a Audi define “neutralidade de carbono”. Não é mágica. É química. E pode ser a única razão pela qual o motor de combustão interna sobreviverá na próxima década.
A Audi não está apenas falando em reduzir sua pegada de carbono. A empresa está projetando ativamente uma maneira de tornar os motores de combustão interna neutros em carbono. Se os termos “pegada de carbono” ou “compensações de carbono” lhe são estranhos, pense desta forma: uma pegada de carbono calcula todas as emissões de dióxido de carbono (CO2) de uma pessoa ou empresa. O CO2 é o principal mau ator aqui, mas medições precisas também contam metano e clorofluorcarbonos. Estes números são geralmente expressos em toneladas de equivalentes de CO2 por ano.
Quando você reduz as emissões de CO2 para uma atividade específica, a pegada diminui. Se você cortar as emissões até que elas igualem a pegada, você atingirá a neutralidade de carbono. As empresas chegam lá de maneiras confusas e variadas. Alguns constroem parques eólicos para substituir o carvão. Outros plantam árvores para sequestro de carbono. A Audi financia projetos que reduzem gases de efeito estufa. Tudo isso conta como compensação de carbono.
O transporte é a parte difícil. Mover pessoas e bens geralmente significa queimar combustíveis fósseis. Construir um carro consome eletricidade, muitas vezes de usinas sujas. Extrair, refinar e entregar o combustível exige ainda mais. Então o carro anda. O motor de combustão interna emite gases de efeito estufa. Eles se acumulam na atmosfera. Eles formam um cobertor que aquece o planeta. Os veículos eléctricos e a hidrogénio poderiam resolver isto. Mas não são viáveis para todos, em todos os lugares, durante anos.
A planta Werlte e o metano sintético
A Audi chama sua abordagem de “mobilidade equilibrada”. É definida como mobilidade holística e neutra em CO2 em distâncias curtas, intermediárias e longas. O gás eletrônico é a chave para manter o motor de combustão vivo neste cenário verde. Como você consegue a neutralidade de carbono com uma tecnologia tradicional? Usando dióxido de carbono como matéria-prima.
Uma planta de biogás de resíduos fornece o CO2. Uma fábrica construída especificamente em Werlte, Alemanha, cuida da química. A partir de 2013, essa planta consome 2.800 toneladas métricas de CO2 anualmente. Gera 1.000 toneladas métricas de e-gás por ano. Combine isso com outras práticas verdes e a Audi alcançará a neutralidade de carbono em toda a sua cadeia de valor.
Os químicos conhecem o e-gás como metano. Os consumidores o conhecem como gás natural. Aquece casas. Ele alimenta veículos a gás natural. É sintético. É limpo.
Fundamentos do combustível eletrônico
A química por trás do e-gas não é mágica. É uma série de reações. O hidrogênio da eletrólise da água encontra o dióxido de carbono. Eles se unem. Eles formam metano. O resultado é um combustível que queima nos motores existentes. Ele se comporta como gás natural. Está limpo no escapamento porque, para começar, o CO2 veio do ar.
Se você pretende mudar da gasolina comum, a infraestrutura é complicada. Nos EUA, o Departamento de Energia oferece um Localizador de Estação de Combustíveis Alternativos. Digite seu código postal. Selecione o tipo de combustível. Veja o que está disponível. É escasso. Está crescendo. Mas está lá.
Por que ficar com a combustão quando existem baterias? Ansiedade de alcance. Desempenho em tempo frio. A grade existente. O grande volume de motores de combustão interna ainda na estrada. Audi não está abandonando o motor. Está tentando tornar o motor irrelevante para a contagem de carbono. É uma ponte. Uma longa ponte química.
A matemática é apertada. 1.000 toneladas métricas de combustível. 2.800 toneladas métricas de CO2. O resto é água. Hidrogênio e oxigênio. Lançado como subproduto. Limpar. Simples. Ou, pelo menos, tão simples quanto a química em escala industrial pode ser.
Ele escala? Essa é a questão. Uma fábrica em Werlte é uma prova de conceito. Um projeto. Não é uma solução global. Ainda não. Mas isso prova que o conceito funciona. Metano do ar. Carbono neutro. Motor pronto.
O resto é apenas volume. E custo. E política. E infraestrutura. E tempo.
A química por trás da bomba
Vamos eliminar o brilho do marketing. O gás eletrônico é simplesmente metano sintético. É o gêmeo cultivado em laboratório da coisa real. Você conhece a coisa real. É aquele gás incolor e inodoro extraído de matéria vegetal antiga e lama aquática enterrada profundamente na crosta. O metano fóssil leva milhões de anos para ser preparado. Metano sintético? Você pode fazer isso com pressa.
Tudo começa com eletrólise.
Passe uma corrente elétrica pela água. Quebre os laços. Você obtém hidrogênio e oxigênio. A equação é direta:
2 H2O → 2 H2 + O2
O hidrogénio por si só parece promissor como combustível futuro. Comprima-o, armazene-o em um grande tanque, passe-o por uma célula de combustível com oxigênio e você obterá eletricidade e água como subprodutos. Mas aqui está o problema. Construir uma infraestrutura de hidrogénio do zero é caro. Ainda não chegamos lá.
Então a Audi segue um caminho diferente. Eles pegam esse hidrogênio e o misturam com dióxido de carbono. Isso é metanação.
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
O resultado é CH4. Metano. Ele se comporta exatamente como o gás do pântano flutuando acima de um pântano ou o gás natural extraído da cabeça de um poço. Mesma inflamabilidade. A mesma falta de cheiro. O mesmo perfil incolor.
Por que isso é importante para o entusiasta de carros? Porque não precisa de tubos novos. Não precisa de uma nova grade. Este combustível sintético pode ser inserido diretamente na rede de gás natural existente. Ele flui para residências e empresas. Enche tanques em estações de gás natural comprimido (GNC ).
A indústria automobilística está focada nesse último ponto. As estações de GNV abastecem uma frota crescente de veículos a gás natural ou GNV. Estas não são soluções mágicas para o aquecimento global. Eles não apagarão a nossa dependência fóssil da noite para o dia. Mas eles preenchem a lacuna. Eles mantêm os motores funcionando enquanto a infraestrutura se atualiza.
Veremos a seguir como a Audi realmente coloca esse combustível em um carro.
A realidade de baixo carbono dos veículos a gás natural
A ideia de utilizar um Audi A3 com metano sintético parece um salto futurista, mas na verdade está enraizada na engenharia do início do século XX. Assim que surgiram linhas confiáveis de transmissão de gás natural, no início da década de 1930, os motoristas quiseram queimar o material. A mecânica é direta. Os motores de quatro tempos misturam combustível com ar, acendem-no com uma vela de ignição e movem os pistões para cima e para baixo. A mesma física se aplica à gasolina e ao gás natural. Se os EUA e o Médio Oriente não tivessem descoberto reservas de petróleo tão enormes e baratas, os veículos a gás natural (GNV) poderiam ter dominado a estrada.
Eles não fizeram isso. Hoje, os GNV são um nicho. No final de 2011, apenas cerca de 120 mil circulavam nas estradas americanas. Globalmente, o número era superior – mais de 15 milhões – mas a distribuição era desigual. Cinco nações: Irã, Paquistão, Argentina, Brasil e Índia, detinham quase 70% da participação de mercado. Por que aí? Esses países não têm capacidade de refinação de petróleo bruto. Eles usam o que têm. Na próxima década, é provável que mais países sigam o exemplo, especialmente se os preços da gasolina continuarem a subir. O gás natural é mais barato. As estimativas sugerem uma economia de combustível de cerca de 30% em comparação com a gasolina.
Combustão mais limpa
O custo não é o único atrativo. As emissões são mais baixas. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) classifica os GNV como os veículos de combustão interna mais limpos disponíveis. A versão a gás natural do Honda Civic conquistou esse título. As estatísticas são gritantes. O monóxido de carbono cai de 70 a 90 por cento. Os óxidos de nitrogênio caem de 75 a 95 por cento. Até mesmo o dióxido de carbono, o principal gás de efeito estufa, é reduzido em 20 a 30 por cento. O resultado é uma melhor qualidade do ar e uma marcha mais lenta em direcção ao aquecimento global.
Não é uma solução perfeita. Comprar um GNV custa mais adiantado. O reabastecimento é uma dor de cabeça, rivalizando com os problemas de infraestrutura de carregamento dos veículos elétricos. Em dezembro de 2011, os EUA tinham apenas cerca de 1.000 estações de GNV. Metade era privada. O acesso público era limitado. Você pode instalar um sistema de reabastecimento doméstico, mas isso aumenta o choque do adesivo. E embora reduzam o CO2, não eliminam totalmente o efeito de aquecimento.
Loop Sintético da Audi
Pense nos GNV como uma ponte. Uma tecnologia de transição. Isso muda se você puder operá-los com metano sintético derivado do dióxido de carbono. A Audi planeja fazer exatamente isso em sua fábrica em Werlte. O processo divide a água em hidrogênio e oxigênio por meio de eletrólise. Em seguida, combina o hidrogênio com o dióxido de carbono capturado em uma usina de biogás. Mas a eletrólise precisa de energia. Isso não apenas transfere a poluição para outro lugar? Sim. Essa é a peça final do projeto Audi e-gas. De onde vem a eletricidade? Fontes renováveis.
Dupla Flexibilidade
As montadoras que promovem o metano sintético precisam de um veículo para transportá-lo. Para a Audi, esse é o A3 Sportback TCNG. Eles não construíram um GNV “puro”. O A3 TCNG transporta tanques de gás natural e gasolina. O motor alterna entre eles perfeitamente. Está com pouco GNV? Nenhuma estação à vista? Use gasolina. É um compromisso, mas o objetivo é funcionar com gás natural tanto quanto possível. A Audi projeta que 1.500 modelos A3 TCNG modificados podem percorrer 9.320 milhas (15.000 quilômetros) por ano com gás eletrônico renovável. As vendas estavam planejadas para começar em 2013.
Alimentando a rede com vento e resíduos
A instalação de Werlte é uma fera híbrida. É a primeira planta na Terra a casar a eletrólise do hidrogênio com a metanação. Você pega o hidrogênio da água e o mistura com dióxido de carbono. O resultado é metano sintético. Mas a verdadeira história não é a química. É a fonte.
A energia começa como vento. Brisas fortes e consistentes do Mar do Norte. A Audi instalou lá três parques eólicos offshore de grande escala. Quatro turbinas. Cada um bombeando 3,6 megawatts. Produção anual? Cinquenta e três gigawatts-hora. São muitos elétrons. E a Audi tem três planos distintos para eles.
Primeiro, injeção direta. A empresa afirma que pode usar a energia eólica para fabricar 1.000 modelos Audi A1 e-tron. Esses carros percorreriam então 10.000 quilômetros (6.210 milhas) anualmente. Elétrica pura. Escape zero.
Em segundo lugar, a própria fábrica de Werlte. Cerca de 20 gigawatts-hora dessa energia eólica fluirão para a instalação. Aqui, a eletricidade divide a água em oxigênio e hidrogênio. No curto prazo, esse hidrogénio não irá para as células de combustível. É o ingrediente principal do e-gas. Metano sintético. Entra na rede de gás natural. Acaba em Veículos a Gás Natural (GNV).
Terceiro, armazenamento. Os parques eólicos são voláteis. Às vezes, eles geram mais energia do que a rede pode suportar. Esse excesso geralmente desaparece. O gás eletrônico muda isso. Você pode bombeá-lo para a infraestrutura de gás natural da Alemanha. Guarde-o. Retire-o mais tarde quando precisar gerar energia. A rede alemã é enorme. Poderia conter o equivalente a 200 terawatts-hora de eletricidade. O suficiente para manter as luzes acesas durante meses.
Colaboração e Eficiência
A Audi não inventou esse circuito do zero. O processo veio do Centro de Pesquisa em Energia Solar e Hidrogênio de Baden-Württemberg. Eles trabalharam com o Instituto Fraunhofer de Energia Eólica e Tecnologia de Sistemas Energéticos. A tecnologia de combustível solar também está na mistura. Suas instalações ficam bem ao lado de Werlte.
É aqui que a eficiência entra em ação. A eletrólise e a metanação geram calor residual. A fábrica da Audi capta esse calor. A Tecnologia de Combustível Solar utiliza-o. Essa sinergia entre fábricas aumenta drasticamente a eficiência geral. Transforma um passivo em um ativo.
Linha do tempo e o caminho a seguir
A instalação de Werlte atingiu seu marco máximo em dezembro de 2012. A produção estava programada para começar em 2013. O momento estava alinhado com o novo A3 Sportback TCNG da Audi. Esses veículos chegaram às concessionárias no final de 2013.
O roteiro não parou por aí. Um segundo modelo TCNG, baseado no chassi A4, foi planejado para 2015. O objetivo era simples: mais veículos a gás natural na estrada.
Audi não foi o único jogador. A Chrysler e a General Motors já haviam lançado versões a gás natural de seus caminhões pesados. A Honda estava promovendo seu Civic a gás natural. A mensagem foi consistente. Economize dinheiro. Reduzir as emissões. Talvez salve o planeta também.
A infraestrutura está mudando. O combustível está mudando. Mas os motores? Eles ainda precisam queimar alguma coisa. Quer se trate de elétrons, hidrogênio ou metano sintético, a roda continua girando.
