Terraform produz gás natural neutro em carbono
(terraformindustries.wordpress.com)- A Terraform Industries colocou em operação, em 27 de março de 2024, um demonstrador integrado de power-to-gas (eletricidade para gás), comprovando que é possível produzir gás natural sintético usando apenas eletricidade e ar
- O sistema combina eletrólise de hidrogênio desenvolvida internamente, captura direta de ar (DAC) e processo de metanação para converter luz solar e ar em gás natural sem combustíveis fósseis
- Em termos de custos, a empresa aponta menos de US$ 2,50 por 1 kg de H2 e menos de US$ 250 por tonelada de CO2, com referência de energia solar CC a US$ 20/MWh
- O reator de metanação produz, a partir de hidrogênio e CO2, gás natural em grau de gasoduto com mais de 97% de metano (CH4), e a empresa afirma não usar catalisadores raros ou caros
- O Terraformer é um equipamento que reúne os três processos em uma planta química modular; a empresa está aceitando reservas para os primeiros Terraformers de produção e planeja ampliar a produção conforme a demanda
Demonstrador que produz gás natural sintético a partir de eletricidade e ar
- Após dois anos de desenvolvimento, a Terraform Industries obteve resultados de demonstração mostrando que é possível produzir gás natural sintético a partir de luz solar e ar
- Em 27 de março de 2024, a empresa comissionou um demonstrador integrado de power-to-gas, validando uma configuração que converte eletricidade e ar em gás natural barato e sem combustíveis fósseis
- Três subsistemas desenvolvidos internamente são os componentes centrais
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Eletrólise de hidrogênio
- Captura direta de ar (DAC)
- Metanação
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Direção do projeto: adaptar processos industriais existentes à energia solar de baixo custo
- O ponto central é modificar processos industriais comprovados para se adequar à energia solar ultrabarata
- Para compensar a baixa taxa de utilização dos equipamentos, a empresa reduziu fortemente o CAPEX e desenvolveu processos capazes de suportar variações de energia por clima, dia/noite e estações do ano
- A redução do custo de produção é possível quando três elementos funcionam em conjunto
- Energia solar ultrabarata
- Hidrogênio verde de baixo custo
- Captura de CO2 atmosférico de baixo custo
- O objetivo é produzir substitutos de eletrocombustíveis em grau commodity a preços competitivos
Custos de hidrogênio e captura de CO2
- A Terraform Industries avançou em relação à sua meta anterior de hidrogênio verde mais barato e de CO2 por captura direta de ar
- Os indicadores de custo do eletrolisador são os seguintes
- O custo atual de produção de H2 é inferior a US$ 2,50 por kg
- O CAPEX do eletrolisador é inferior a US$ 100/kW
- A referência de energia solar PV CC é US$ 20/MWh
- É elegível ao crédito fiscal IRA 45V para hidrogênio verde, no valor de US$ 3 por kg de H2
- Os indicadores de custo da DAC são os seguintes
- O custo de concentração de CO2 do ar é inferior a US$ 250 por tonelada
- O CAPEX da DAC é inferior a US$ 600/T-year-CO2
Reator de metanação e configuração do Terraformer
- O reator químico Sabatier próprio, de múltiplos estágios, recebe hidrogênio e CO2 como entradas e produz gás natural em grau de gasoduto
- O gás natural produzido tem nível de mais de 97% de metano (CH4)
- A empresa afirma que o reator não usa catalisadores raros ou caros e opera em estado estacionário por horas mesmo sem dados selecionados
- O Terraformer combina os três subsistemas em uma planta química modular
- O equipamento é montado em skid e projetado para ser instalado ao lado de arrays solares PV
Forma de produção e próximos passos
- Os três subsistemas foram desenvolvidos e fabricados nas instalações internas da empresa em Burbank, na Califórnia
- A produção e a fabricação internas contribuem para iterações mais rápidas, menor risco de cadeia de suprimentos e a demonstração de um modelo economicamente eficiente de produção de gás natural sem combustíveis fósseis
- Hoje, a humanidade depende de petróleo e gás convencionais em escala de 100 milhões de barris por dia, o que causa cerca de 50 bilhões de toneladas de CO2 em emissões anuais
- O Terraformer pode levar a uma fonte de hidrocarbonetos renováveis em escala industrial que reduza a dependência de combustíveis fósseis
- A empresa está aceitando reservas para os primeiros Terraformers de produção e planeja expandir a produção conforme a demanda
1 comentários
Opiniões do Hacker News
Como alguém que acompanha a indústria do carbono, esta é uma notícia bem empolgante. Venho observando a Terraform Industries há algum tempo e gosto do que eles fazem
Eles parecem ser uma das poucas equipes que realmente entendem o que é necessário para fazer a transição para uma economia neutra em carbono. O insight central sobre a viabilidade econômica da síntese de combustíveis a partir do ar também é uma ideia “óbvia depois que você ouve”. Como a eletricidade solar continua ficando mais barata, em vez de maximizar a eficiência em equipamentos caros, dá para reduzir o custo total construindo equipamentos baratos e “ineficientes”, e isso abre caminho para escalar
Se você se interessa por essa área, vale ler também o post recente “Terraformer Environmental Calculus”: https://terraformindustries.wordpress.com/2024/02/06/terrafo...
Ao perfurar em busca de petróleo, quase sempre se atravessam enormes camadas subterrâneas de metano. Por isso, quando os gasodutos de gás natural estão saturados e não há como escoar a produção, os locais de perfuração liberam ou queimam metano. Nesses momentos, o preço do metano pode ficar literalmente negativo; neste ano já vi -US$ 1,20 por MMBtu. Na prática, é uma situação em que se paga para alguém levar embora
Então me preocupa que, se um novo metano sintético e economicamente eficiente inundar o mercado, as empresas que perfuram petróleo acabem queimando ainda mais
O site minimalista deles é legal: https://terraformindustries.com/ inclui até equações químicas em texto puro
“Por que nosso site é assim? Na TI, acreditamos que podemos mudar o mundo substituindo a produção de hidrocarbonetos fósseis em escala global. Assim como nosso site, nossas máquinas são simples, para que possamos fabricar milhões delas o mais rápido possível. Nosso site incorpora um compromisso cultural de alocar recursos para resolver os problemas mais importantes”
Como alguém que trabalhou a vida toda com software de RH, isso me faz pensar em um sistema de placar/ranking para agências adaptado a esse cenário de uma única chance. Talvez, se você apresentar 5 ótimos candidatos, depois tenha direito a um ou dois fracassos
Mas também me lembra http://bettermotherfuckingwebsite.com/. Como já há elementos de estilo, só adicionar um atributo width já deixaria tudo mais legível. Centralizar ficaria muito melhor, e pronto
Alguém poderia literalmente gastar 5 minutos e fazê-lo parecer razoável no dispositivo de navegação web mais usado do mundo. Daria para manter a estética retrô de sinalização de virtude e, ainda assim, não tiraria recursos de algo como a “missão principal”
Se não vão se importar, é melhor nem ter site
É realmente interessante que a Terraform tenha chegado a esse ponto. Espero que seja verdade e que não tenha sido uma pegadinha de 1º de abril
O fundador, Casey Handmer, também é uma pessoa bastante interessante. Ele ajudou na análise inicial das marcas de estalos dos pergaminhos do Vesuvius Challenge, contribuindo para o avanço que permitiu ler as primeiras passagens dos pergaminhos: https://caseyhandmer.wordpress.com/2023/08/05/reading-ancien...
Recomendo ler mais posts do blog da Terraform Industries e do blog pessoal do Casey
Para ver mais sobre a Terraform, recomendo os vídeos recentes de Jason Carman
Visão geral e tour, cerca de 20 minutos: https://www.youtube.com/watch?v=NngCHTImH1g
Entrevista mais aprofundada, cerca de 40 minutos: https://www.youtube.com/watch?v=ekEdq6PhC0Q
Fico curioso sobre como lidarão com os vazamentos de metano, uma fonte significativa de emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. Mesmo transformando CO2 em metano, se houver vazamento, não é carbono neutro
Dá para fazer gás natural com CO2 capturado do ar e hidrogênio obtido por eletrólise da água. Mas então é preciso perguntar por que não usar simplesmente o hidrogênio diretamente, em vez de arcar com a ineficiência e o custo da captura direta de CO2 do ar e da fabricação de metano
Se for mesmo necessário produzir um combustível sintético que contenha carbono, por que metano, e não uma substância mais fácil de armazenar, como metanol ou hidrocarbonetos mais pesados? Ou, em vez de coletar com dificuldade CO2 totalmente oxidado do ar, por que não usar esse hidrogênio para desoxigenar biomassa, incluindo resíduos de biomassa como papel?
Além disso, não é uma escolha excludente. Se as pessoas quiserem hidrogênio, em princípio os eletrolisadores da Terraform poderiam fornecê-lo
A densidade energética por kg é excelente, mas a densidade por volume é péssima, porque o hidrogênio é a menor e mais leve molécula. Em forma líquida ou gasosa, ocupa quase 3 vezes mais volume que o metano para a mesma quantidade de energia. Se transportado como gás comprimido, como no abastecimento de carros a hidrogênio, ocupa cerca de 18 vezes o volume do diesel. Não combina com a escala de abastecer postos de combustível
A forma líquida é melhor, mas ainda fica em torno de 3 vezes o metano e 4 a 5 vezes o diesel. Para manter hidrogênio líquido, normalmente é preciso deixar uma parte ferver e evaporar continuamente, então ele não se conserva por muito tempo. O metano tem o mesmo problema, mas as condições de temperatura e pressão são muito menos extremas. O hidrogênio líquido precisa ser resfriado a alguns kelvin e, se for transportado, perde-se uma quantidade não desprezível ao longo de todo o trajeto
Por isso, a maior parte do hidrogênio produzido hoje é usada no próprio local para fabricar outras coisas. Transportá-lo só aumenta o custo e a complexidade
A Terraform parece ter avançado na parte dos eletrolisadores, mas ainda é cedo para estourar champanhe. O gás sintético deles ainda é uma ordem de grandeza mais caro que o gás natural. A proposta de valor de trocar um dos combustíveis sujos mais baratos por uma alternativa limpa muito mais cara é limitada. O processo que usa carbono capturado também acaba devolvendo tudo à atmosfera. Para a maioria dos usos, converter em gás sintético colocaria a conta profundamente no vermelho, e muitas outras alternativas seriam analisadas antes disso
O hidrogênio verde na faixa de preço que eles apresentam parece estar se aproximando de um ponto em que vale aceitar o custo extra para substituir hidrogênio cinza e limpar usos existentes de hidrogênio. Coisas como produção de fertilizantes ou outros processos químicos. Ainda é mais caro, mas subsídios e incentivos podem cobrir a diferença
Ao contornar a indústria fóssil existente e extrair hidrocarbonetos do ar, não do solo, é possível manter a neutralidade de carbono. Não é preciso reinventar toda a indústria
É muito mais fácil em termos de armazenamento e densidade e, como seriam sintetizados a partir de componentes da atmosfera, não seria preciso se preocupar com os poluentes que complicam o uso de hidrocarbonetos mais pesados, especialmente compostos de enxofre
Em muitos aspectos, talvez o melhor seja ir para carbono amorfo. Se fosse possível fazer carvão a partir de CO2 atmosférico, haveria um grande ganho em transportabilidade, especialmente em segurança e confiabilidade
Ele escapa facilmente de qualquer recipiente e, se você tentar armazená-lo em metal, causa fragilização por hidrogênio. Parece que dá para armazená-lo em minas de sal abandonadas e talvez um dia façamos isso, mas esses lugares nem sempre ficam por perto
No HN vejo o outro Terraform com mais frequência, então provavelmente eu teria feito o título como “Terraform Industries...”
Em que usos converter energia elétrica, que é energia de alta qualidade, em energia de baixa qualidade, como combustível líquido, seria mais valioso do que eletrificar esse uso?
Converter eletricidade em movimento é muito mais eficiente por unidade de energia de entrada do que a cadeia de queimar combustível para gerar calor, expandir gás para mover pistões e transformar isso em rotação. O que estou deixando passar?
Ao meio-dia de abril, nem de graça aceitam essa energia. Esse fato é uma grande barreira para a construção de nova energia solar. Basta ver estudos acadêmicos sobre esse tema, como “Learning is not enough”
Além disso, usamos combustíveis fósseis também como matéria-prima para fertilizantes e plásticos, então há aplicações importantes de power-to-X que não têm relação com combustão ineficiente
Para sair dos combustíveis fósseis, algo como a Terraform provavelmente precisa existir
Excedentes de energia ao longo do tempo são uma situação praticamente garantida em redes elétricas com alta participação de renováveis e custam quase nada, então a preocupação com eficiência se torna, em geral, menos importante
Em vez de desperdiçar capacidade excedente, é possível produzir combustíveis químicos e usá-los depois como meio de armazenamento, queimando-os em usinas de ponta, ou como combustível em aplicações de mobilidade nas quais a densidade energética é importante, como caminhões, aviões e navios
Armazenamento de gás é muito mais barato que baterias. Mesmo que toda construção nova passe a ser elétrica, construímos infraestrutura centrada em gás por décadas. Trocar todas as caldeiras residenciais da Alemanha por bombas de calor em 10 anos não vai acontecer
É um tanto impressionante, mas depois de assistir hoje a “Natural Gas is Scamming America” do Climate Town (https://youtu.be/K2oL4SFwkkw), toda a indústria de gás natural parece inacreditavelmente poluída
Eu já não via isso de forma positiva, mas, no geral, o gás natural parece tão prejudicial quanto o carvão, ou até mais, do ponto de vista das mudanças climáticas. O principal motivo são os vazamentos enormes, e a energia necessária para transportar gás natural para outros países também é grande
A ideia de produzir gás natural neutro em carbono parece excelente, mas será que não dá para evitar armazenar energia em um dos gases que mais intensamente causam mudanças climáticas?
Hoje estamos presos aos locais onde é possível extrair combustíveis fósseis do solo, então é preciso transportá-los de um lugar para outro. A extração do ar não é assim
https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-021-01322-8
É um artigo interessante
Será que a indústria do petróleo também vai copiar a indústria da carne e dizer que isso engana os consumidores porque, na verdade, é gás artificial?