Economia verde: nova tecnologia pode capturar carbono e água do ar

Startup californiana Avnos aposta em ajudar no combate às mudanças climáticas e a secas ao mesmo tempo

BLOOMBERG - Um trecho de estrada pouco movimentado perto de Bakersfield, na Califórnia, pode parecer um lugar estranho para tentar resolver duas crises ambientais ao mesmo tempo. Mas ali, entre um projeto térmico solar desativado e uma fazenda de amêndoas, uma empresa está testando uma máquina capaz de sugar dióxido de carbono e água do ar.

Essa máquina é a primeira tentativa da Avnos, uma startup com sede em Los Angeles, de provar que pode fazer o que chama de captura direta de ar (DAC) híbrida. Sua técnica limparia o ar de CO2 e capturaria a água que pode ser usada em uma era de seca cada vez pior. Trata-se de uma aposta em uma tecnologia que já é uma aposta da lua.

O Departamento de Energia anunciou recentemente que está investindo mais de US$ 1 bilhão em vários projetos destinados a capturar CO2 do ar ambiente. A Avnos faz parte de um grupo de pesquisa que recebeu US$ 12 milhões desses fundos (a empresa também levantou US$ 80 milhões em sua última rodada de financiamento). Várias startups que trabalham com a solução usam máquinas que puxam o ar usando grandes ventiladores que, em seguida, o passam por cima ou através de um solvente químico que separa o CO2 do ar. Esse CO2 é então enterrado no subsolo, onde teoricamente permanecerá por séculos ou mais, em vez de aquecer o planeta na atmosfera.

O sistema da Avnos, desenvolvido pela primeira vez por McGrail e outros pesquisadores do PNNL há mais de quatro anos, reduz drasticamente a quantidade de energia necessária para capturar carbono do ar. Ele faz isso por não depender de solventes químicos que precisam ser aquecidos, em vez de usar solventes físicos sensíveis à umidade, que não têm os mesmos requisitos de calor para capturar e liberar CO2. E o calor necessário para conduzir o processo é coletado de um lado da máquina, que gera esse calor, criando um processo exclusivo de “oscilação de umidade”.

O fundador e CEO da Avnos, Will Kain Foto: Alisha Jucevic / Bloomberg

Outros pesquisadores também estão avaliando os méritos de uma abordagem de baixo consumo de energia e oscilação de umidade para atenuar o alto consumo de energia do DAC. Em um estudo realizado em outubro, um grupo da Northwestern University descobriu que a técnica pode ser uma abordagem eficiente em termos de energia e econômica para a captura de carbono sob as condições certas.

Embora a abordagem testada no estudo seja diferente da tecnologia da Avnos, um sistema DAC baseado na oscilação de umidade pode ser “um componente importante do portfólio” quando se trata de remoção de dióxido de carbono, disse Vinayak Dravid, professor de ciência e engenharia de materiais da McCormick School of Engineering da Northwestern e autor sênior do estudo.

A produção de água é fundamental para a proposta de valor da Avnos. O sistema da startup ainda requer alguma energia, bem como investimentos para construir as máquinas em primeiro lugar. A venda da água produzida para as prefeituras locais ou para empresas que possam usá-la para produzir combustível de aviação sustentável ajudará a compensar esses custos.

Embora a DAC esteja em seus estágios iniciais, ela já está sendo recebida com entusiasmo pelos moradores locais. A produção de água como um coproduto da remoção de carbono poderia dar à Avnos licença social para operar, disse Kain, especialmente em lugares como a Califórnia, onde a escassez de água é um problema importante.

O processo da Avnos poderia produzir água em comunidades que precisam de água, disse Kain, acrescentando que é difícil obter permissão para processos industriais que consomem grandes quantidades de água, como outras técnicas de DAC, na Califórnia.

McGrail disse que concebeu um sistema DAC de produção de água depois de saber quanta água os sistemas tradicionais poderiam usar se fossem implantados em escala.

Agora que sua unidade piloto está montada, o desafio da Avnos é integrar os dois subsistemas dentro da máquina como parte de uma dança delicada. Sabe-se que o subsistema de captura de água e o subsistema de CO2 funcionam cada um por si, disse Kain, mas não operavam como um sistema unificado no campo até que a startup colocou sua máquina em funcionamento na unidade de Bakersfield neste verão.

Em um dia quente de agosto, a engenheira de processos sênior da startup, Atefeh Alijah, aproximou-se da máquina, que tem o tamanho aproximado de um caminhão grande. Ela acionou alguns interruptores, tocou alguns botões em uma tela digital e ligou a máquina.

Imediatamente, ela ganhou vida, parecendo uma unidade gigante de ar condicionado de janela. Os ventiladores puxavam o ar pelo filtro cor de ferrugem de um lado antes de passar por uma segunda camada de filtros. Depois de funcionar por alguns minutos, Alijah desligou o sistema e o reprogramou para funcionar do outro lado. Um painel de metal foi movido de um lado para o outro, revelando um sistema idêntico do outro lado. O processo começou novamente.

Depois de alguns minutos, o ar emerge do outro lado e o precioso CO2 e a água são bombeados por tubos até seu destino final. No local da demonstração em Bakersfield, o destino final é um barril de plástico para a água, com água suficiente para alguns pequenos goles. A água que sai da máquina é teoricamente destilada, embora não pareça muito atraente dentro de um barril industrial. (O local de teste foi projetado para extrair 30 toneladas de CO2 do ar e produzir até 300 toneladas de água por ano.

A Avnos libera o CO2 de volta para o ar ambiente, já que não há armazenamento interno no local. Mas em escala comercial, esse CO2 será armazenado em tanques e enviado aos clientes para ser enterrado no subsolo ou transformado em combustível de aviação sustentável. A Avnos quer co-localizar suas unidades com parceiros de utilização ou sequestro, para evitar o custo de construção de infraestrutura de transporte, disse Kain.

O destino final do CO2 capturado - quem o comprará e o que fará com ele - é um importante ponto de discórdia na comunidade de captura de carbono. Os ambientalistas argumentam que permitir que as empresas de combustíveis fósseis invistam em captura de carbono e comprem créditos de remoção simplesmente lhes daria licença para continuar poluindo.

Mas o setor pode ter um papel a desempenhar: Kain levantou dinheiro da ConocoPhillips e do braço de risco da Shell e, em sua opinião, o setor de DAC está em seu estágio inicial e deve aceitar ajuda de todos os lados. Ele não tem escrúpulos em vender os serviços da Avnos para essas mesmas empresas, desde que o CO2 não seja usado para extrair mais combustíveis fósseis, um processo conhecido no setor como recuperação aprimorada de petróleo. As empresas de petróleo e gás também têm a maior experiência em sequestro geológico em larga escala, destacou ele, o que poderia ajudar na busca pelo armazenamento de CO2.

O gás de efeito estufa pode ser útil para outros fins. A Kain está disposta a cortejar compradores do setor de aviação, fornecendo-lhes CO2 capturado como matéria-prima para combustível de aviação sustentável (SAF) e outros processos. Uma maneira de fazer isso é combinar o hidrogênio, produzido pela divisão da água em oxigênio e hidrogênio, com o CO2, transformando o produto combinado em combustível.

E estão surgindo compradores em potencial. A JetBlue Ventures investiu na Avnos porque vê o carbono capturado como uma matéria-prima importante para o SAF, como o tipo que a Air Company, empresa do portfólio da JetBlue Ventures, está desenvolvendo.

“A transformação do ar em combustível é um dos caminhos [do SAF] que nos entusiasma muito, e a matéria-prima para a transformação do ar em combustível é o carbono capturado, e por isso gostamos dessa parte da cadeia”, disse Amy Burr, presidente da JetBlue Ventures.

Esse caso de uso, entretanto, seria neutro em termos de carbono, e não negativo. Embora a existência de combustível neutro em carbono para setores difíceis de descarbonizar, como a aviação, possa ser útil na luta para chegar a emissões líquidas zero, a SAF ainda está em sua fase inicial e lida com suas próprias dores de crescimento.

Quando se trata de sequestro, a Avnos precisará contar com uma variedade de parceiros. Um desses possíveis parceiros é a Southern California Gas Company, outro investidor inicial. A Avnos e a empresa de serviços públicos, juntamente com outros parceiros, receberam cerca de US$ 12 milhões do Departamento de Energia dos EUA para projetar um centro para capturar carbono e transportá-lo no condado de Kern, Califórnia.

A SoCalGas administra 100 mil milhas (161 mil km) de dutos subterrâneos, transportando gás natural para empresas e residências na região central e sul da Califórnia. Esse pode não ser sempre o caso, à medida que o Estado se afasta do gás natural e passa a usar mais energias renováveis, de acordo com Yuri Freedman, diretor sênior de desenvolvimento de negócios. “Em um futuro sem carbono, estaremos transportando moléculas diferentes”, que incluem o CO2, disse ele.

Freedman supervisiona os projetos de infraestrutura de baixo carbono da empresa e vê o investimento na Avnos como um investimento no futuro dos negócios da SoCalGas. A empresa quer aproveitar seus direitos de passagem existentes para construir novos dutos para transportar CO2.

“Estamos procurando usar moléculas de maneiras que nunca foram usadas antes”, disse ele. Ainda há muitas questões em aberto quando se trata de transformar o carbono em uma commodity, inclusive como o CO2 será vendido e transportado em grandes volumes e por grandes distâncias.

Enquanto isso, a Avnos está trabalhando na construção de seu próximo local de operação, maior, capaz de capturar 300 toneladas de CO2 e até 3 mil toneladas de água por ano, que espera estar pronto e funcionando no próximo ano. Esse projeto é patrocinado pelo Departamento de Defesa dos EUA, que, segundo Kain, está interessado em aplicar a tecnologia no desenvolvimento da SAF.

A startup projeta que a remoção de uma tonelada de CO2 custará US$ 500 quando sua planta de 300 toneladas entrar em operação. Mas Kain espera que a empresa possa crescer e capturar 500 mil toneladas de CO2 anualmente até 2028, com os custos caindo para US$ 240 por tonelada antes de chegar a US$ 100 por tonelada no início da década de 2030, uma meta muito ambiciosa para o período. Esse custo é visto por muitos no setor de DAC como um santo graal distante, no qual seria economicamente viável capturar os bilhões de toneladas de carbono necessários para manter o planeta resfriado anualmente.

No entanto, não há garantia de que se chegará a essas economias de escala. Mas Kain acredita que é possível com uma pequena ajuda.

“Nossa melhor oportunidade de implantar a tecnologia, acreditamos, é criar parcerias”, disse Kain. “Desenvolver esses tipos de parcerias e ter a oportunidade de implantar nossa tecnologia em vários projetos e em vários parceiros a qualquer momento, acho que isso é fundamental para a implantação na velocidade em que queremos implantar e para subir na curva de maturidade.”