Notícia

Cinco “grandes desafios térmicos” para conter o aquecimento global

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

terça-feira, 18 agosto 2020 11:15

Áreas

Ciência Ambiental. Energia. Geociências. Mudanças Climáticas.

Mais de 90% do uso de energia mundial hoje envolve calor, seja para a produção de eletricidade, aquecimento e refrigeração de edifícios e veículos, fabricação de aço e cimento ou outras atividades industriais. Coletivamente, esses processos emitem uma quantidade impressionante de gases de efeito estufa para o meio ambiente a cada ano.

Reinventar a forma como transportamos, armazenamos, convertemos e usamos a energia térmica ajudaria muito a evitar um aumento global na temperatura de mais de 2 graus Celsius – um aumento crítico que se prevê colocar o planeta em uma cascata de cenários climáticos catastróficos.

Mas, como três especialistas em energia térmica escreveram em um um artigo publicado na revista científica Nature Energy, “Embora essa necessidade crítica exista, há uma desconexão significativa entre a pesquisa atual em ciências térmicas e o que é necessário para a descarbonização profunda”. Os especialistas são o Dr. Asegun Henry, autor principal da publicação e professor do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos; o Dr. Ravi Prasher, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade da Califórnia em Berkeley (UCBerkeley) e o Dr. Arun Majumdar, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Stanford, também nos Estados Unidos.

Em um esforço para motivar a comunidade científica a trabalhar em questões térmicas críticas para o clima, os autores estabeleceram cinco “grandes desafios” de energia térmica, ou áreas amplas onde inovações significativas precisam ser feitas para conter o aumento do aquecimento global. A Divisão de Notícias do MIT – MIT News – conversou com o professor Dr. Asegun Henry sobre esta visão tão importante.

MIT NEWS – Antes de entrarmos nos detalhes dos cinco desafios que você apresenta, pode falar um pouco sobre como este artigo surgiu e por que você o vê como um apelo à ação?

Professor Asegun Henry – Este artigo nasceu de um encontro realmente interessante, onde meus dois coautores e eu fomos convidados a nos encontrar com Bill Gates e ensiná-lo sobre energia térmica. Fizemos uma sessão de várias horas com ele em outubro de 2018, e quando estávamos saindo, no aeroporto, todos concordamos que a mensagem que compartilhamos com Bill precisa ser espalhada de forma muito mais ampla.

Este artigo em particular é sobre ciência térmica e engenharia especificamente, mas é um campo interdisciplinar com muitas interseções. Da forma como o enquadramos, este artigo trata de cinco grandes desafios que, se resolvidos, alterariam literalmente o curso da humanidade. É uma grande reivindicação – mas nós a apoiamos.

E realmente precisamos que isso seja declarado como uma missão, semelhante à declaração de que íamos colocar um homem na lua, onde você viu esse esforço conjunto da comunidade científica para cumprir essa missão. Nossa missão aqui é salvar a humanidade da extinção devido às mudanças climáticas. A missão é clara. E este é um subconjunto de cinco problemas que nos ajudará na maior parte do caminho, se pudermos resolvê-los. O tempo está se esgotando e precisamos de todos os esforços à frente.

MIT NEWS – Quais são os cinco desafios de energia térmica descritos no artigo?

Professor Asegun Henry – O primeiro desafio é desenvolver sistemas de armazenamento térmico para a rede elétrica, veículos elétricos e edifícios. Considere a rede elétrica: há uma corrida internacional em andamento para desenvolver um sistema de armazenamento em rede para armazenar o excesso de eletricidade de fontes renováveis ​​para que você possa usá-la posteriormente. Isso permitiria que a energia renovável penetrasse na rede. Se pudermos chegar a um ponto de descarbonização total da rede, isso por si só reduzirá as emissões de dióxido de carbono da produção de eletricidade em 25 por cento. E a beleza disso é, quando você descarboniza a rede, você abre a descarbonização do setor de transporte com veículos elétricos. Então você está falando de uma redução de 40% das emissões globais de carbono.

O segundo desafio é descarbonizar os processos industriais, que contribuem com 15% das emissões globais de dióxido de carbono. Os grandes atores aqui são cimento, aço, alumínio e hidrogênio. Alguns desses processos industriais envolvem intrinsecamente a emissão de dióxido de carbono, pois a própria reação tem que liberar dióxido de carbono para funcionar, na forma atual. A questão é: existe outra maneira? Ou pensamos em outra maneira de fazer cimento ou apresentamos algo diferente. É um desafio extremamente difícil, mas existem boas ideias por aí e precisamos de muito mais pessoas pensando sobre isso.

O terceiro desafio é resolver o problema de resfriamento. Os condicionadores de ar e geladeiras contêm produtos químicos muito prejudiciais ao meio ambiente, 2.000 vezes mais nocivos do que o dióxido de carbono em uma base molar. Se o selo quebrar e o refrigerante sair, esse pequeno vazamento fará com que o aquecimento global mude significativamente. Quando você contabiliza a Índia e outras nações em desenvolvimento que agora estão tendo acesso a infraestruturas de eletricidade para operar sistemas de resfriamento, o vazamento desses refrigerantes será responsável por 15 a 20 por cento do aquecimento global até 2050.

O quarto desafio é a transmissão de calor a longa distância. Transmitimos eletricidade porque ela pode ser transmitida com baixa perda e é barato. A questão é: podemos transmitir calor como transmitimos eletricidade? Há uma superabundância de calor residual disponível nas usinas, e o problema é onde as usinas estão e onde as pessoas vivem são dois lugares diferentes, e não temos uma conexão para fornecer o calor [disponível] nessas usinas, que é literalmente desperdiçado. Você poderia satisfazer toda a carga de aquecimento residencial do mundo com uma fração desse calor residual. O que não temos é o meio para conectá-los. E a questão é: alguém pode criar um?

O último desafio são os envelopes de construção de condutância variável. Existem algumas demonstrações que mostram que é fisicamente possível criar um material térmico, ou um dispositivo que vai mudar sua condutância, de modo que, quando está quente, pode bloquear o calor de passar pela parede, mas quando você quiser, você pode mudar sua condutância para deixar o calor entrar ou sair. Estamos longe de ter um sistema funcional, mas a base está aí.

MIT NEWS – Você diz que esses cinco desafios representam uma nova missão para a comunidade científica, semelhante à missão de pousar um humano na lua, que veio com um prazo claro. De que tipo de cronograma estamos falando aqui, em termos de necessidade de resolver esses cinco problemas térmicos para mitigar as mudanças climáticas?

Professor Asegun Henry – Resumindo, temos cerca de 20 a 30 anos antes de terminarmos em um caminho inevitável para um aumento médio da temperatura global de mais de 2 graus Celsius. Isso pode parecer muito tempo, mas não é quando você considera que o gás natural levou 70 anos para se tornar 20% de nossa matriz energética. Então, imagine que agora temos que não apenas trocar os combustíveis, mas fazer uma revisão completa de toda a infraestrutura de energia em menos de um terço do tempo. Precisamos de mudanças dramáticas, não ontem, mas anos atrás. Então, todos os dias, temo que faremos muito pouco e tarde demais, e nós, como uma espécie, podemos não sobreviver às reações da Mãe Terra.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia na página do MIT.

Fonte: Jennifer Chu, MIT News Office. Imagem: Pixabay.