O ritmo acelerado dasmudanças climáticas globais acrescentou urgência ao desenvolvimento de tecnologias que reduzam a pegada de carbono das tecnologias de transporte, especialmente em setores difa­ceis de eletrificar. Em resposta, pesquisadores que colaboram por meio do Centro de Inovação em Bioenergia argumentam que os avanços cienta­ficos apoiam uma abordagem ha­brida usando manãtodos biola³gicos e catala­ticos para a produção de biocombusta­vel celula³sico para uso em aviaµes, navios e caminhaµes de longo curso.

Conforme apresentado em Energy & Environmental Science , essa abordagem ha­brida usa micróbios para converter biomassa celula³sica , como madeira e grama, em um produto intermediário de pequenas molanãculas, como o etanol. O etanol seria então cataliticamente atualizado em combusta­veis de hidrocarbonetos adequados para vea­culos mais pesados.

O estudo afirma que usar a combinação de manãtodos biola³gicos e catala­ticos “éuma abordagem promissora para preencher a lacuna atual entre as moléculas de combusta­vel que a biologia produz mais prontamente e as moléculas de combusta­vel que o mundo mais valorizaria produzir a partir de biomassa”.

"Estamos olhando para isso como tirar o melhor dos dois mundos: usar a biologia para o que realmente faz bem, que éfazer essas pequenas molanãculas, e depois usar a cata¡lise para fazer o que faz bem, que éfazer misturas de combusta­vel de hidrocarbonetos rapidamente", disse Brian Davison, coautor e diretor cienta­fico do CBI, com sede no Laborata³rio Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia.

Lee Lynd, professor de engenharia e professor adjunto de biologia do Dartmouth College, que coliderou o estudo com Gregg Beckham no National Renewable Energy Laboratory, disse que o campo se concentrou anteriormente em um processo de duas etapas de pré-tratamento de biomassa com calor e/ou químicos antes do processamento biola³gico. Este artigo éum dos poucos que buscaram refinar uma abordagem diferente: criar biologicamente pequenas molanãculas, depois romper mecanicamente as paredes celulares durante a fermentação e introduzir um catalisador para criar combusta­veis de hidrocarbonetos. Essa abordagem émais acessa­vel do que produzir grandes moléculas de combusta­vel diretamente usando microorganismos, disse Lynd.

Ao contra¡rio das abordagens de pré-tratamento qua­mico que degradam a lignina, o pola­mero resistente que da¡ a s plantas sua estrutura e rigidez, esse manãtodo preserva algo mais pra³ximo da estrutura original da lignina. Como resultado, os resíduos de lignina podem ser mais facilmente convertidos em outros produtos, em vez de serem impra³prios para qualquer outra coisa que não seja a queima, disse Davison.

"a€s vezes éimportante voltar ao ba¡sico como este artigo faz", disse Jim Bielenberg, pesquisador associado saªnior da ExxonMobil Research and Engineering que acompanha de perto a pesquisa de produtos de biocombusta­veis. "Fizemos uma corrida aos biocombusta­veis celula³sicos, e o custo e o desempenho dessas tecnologias não parecem chegar onde tem muita tração. Talvez seja hora de repensar fundamentalmente os passos."

A conversão de açúcares das paredes celulares das plantas em combusta­veis la­quidos éamplamente reconhecida como a pedra angular da bioeconomia e a chave para alcana§ar um sistema de transporte neutro em carbono ou carbono negativo. As matérias-primas celula³sicas perenes custam menos que o petra³leo e são amplamente disponí­veis e renova¡veis.

O biocombusta­vel celula³sico tem outra vantagem sobre matérias-primas amila¡ceas como o milho. Como o milho precisa de fertilizantes nitrogenados e a¡gua, a vantagem de carbono fornecida pelo etanol a  base de amido équestiona¡vel, disse Bielenberg. O etanol feito de a¡rvores e grama­neas ofereceria um benefa­cio de carbono muito maior. "Uma das grandes alavancas que vocêtem éusar a matéria-prima certa", acrescentou.

Devido aos desafios nas abordagens atuais de produção de biocombusta­veis celula³sicos, o investimento em biocombusta­veis celula³sicos estãoagora muito ultrapassado pelo investimento em energia solar e ea³lica. "A implantação de biocombusta­veis celula³sicos na última década ficou muito aquanãm das expectativas, então faz sentido considerar novas abordagens", disse Lynd.

Este artigo destaca o potencial do etanol como um intermediário chave que pode ser processado para criar os combusta­veis de hidrocarbonetos desejados, disse Davison. Com esse objetivo, "estamos produzindo biologicamente as melhores moléculas que sabemos que podem ser convertidas por cata¡lise".

Uma variedade de manãtodos foi testada para converter cataliticamente esses produtos intermediários em reatores que são relativamente pequenos e acessa­veis. Embora atender a s necessidades de aviação e motores a diesel exigira¡ mais avanços, esses avanços não estãolonge.

"Se formos capazes de obter etanol celula³sico hoje, temos processos de refinaria padrãopara nos levar pelo resto do caminho para o que queremos", disse Bielenberg.

"Estamos muito mais perto de poder produzir etanol a partir de biomassa celula³sica do que qualquer outro combusta­vel la­quido ou intermediário de combusta­vel", acrescentou Lynd.

Para vea­culos leves, o foco estãomudando para a eletrificação como a abordagem preferida para reduzir as emissaµes que afetam o clima. No entanto, Lynd disse, "cerca de metade das necessidades futuras de energia de transporte são difa­ceis de eletrificar - como aviação, caminhaµes de longa distância e transporte mara­timo. Precisamos de emissaµes negativas para estabilizar asmudanças climáticas. A fotossa­ntese éa melhor opção para capturar dia³xido de carbono do ar para que possamos coloca¡-lo no cha£o. Os biocombusta­veis tem um potencial nota¡vel e provavelmente subestimado neste contexto."

A indústria da aviação vem desenvolvendo uma estratanãgia de descarbonização hámais de 15 anos, disse Steve Csonka. Ele édiretor executivo da Commercial Aviation Alternative Fuels Initiative, uma coaliza£o de companhias aanãreas, fabricantes de aeronaves e motores, produtores de energia e outros que buscam combusta­veis alternativos para aviação.

Csonka disse que a indústria da aviação se concentrou em combusta­veis de baixo carbono que poderiam substituir o combusta­vel de aviação a  base de petra³leo. Para serem via¡veis, esses combusta­veis devem ser acessa­veis sem exigir infraestrutura especial ou modificações em aeroportos e aviaµes. Alternativas em desenvolvimento, como aeronaves movidas a hidrogaªnio e ha­bridos de hidrogaªnio elanãtrico, não atendem a esses requisitos e provavelmente não sera£o aºteis para aviaµes grandes em breve, disse Csonka.

A Associação Internacional de Transporte Aanãreo se comprometeu com o zero carbono la­quido até2050, e várias companhias aanãreas assumiram compromissos ainda mais rigorosos. "Realisticamente, a única maneira de chegarmos la¡ écom a introdução de combusta­veis de aviação sustenta¡veis ​​de várias fontes", disse Csonka.

Embora ele não endosse nenhum tipo de matéria-prima ou processo, Csonka disse que a combinação biológica/catala­tica selecionada no estudo faz sentido econa´mico: ambas as etapas exigem menos investimento de capital do que outros manãtodos.

Bielenberg disse que o estudo forneceu uma visão geral incomum para pesquisadores e indaºstria. "A lente que eles usam érealmente valiosa, porque em vez de se concentrar em uma abordagem especa­fica, eles estãotentando entender qualquer abordagem técnica atravanãs da lente da eficiência de carbono - para que vocêtenha certeza de que seus esforços estãoindo na direção certa, " ele disse. "Acho que este artigo faz um bom trabalho ao enquadrar os problemas de forma que vocêtenha certeza de que estãotrabalhando em algo que vale a pena resolver."