Não foi necessário inventá-lo; já existe na Terra há mais tempo do que nós. Ainda é possível ver no seu estado mais natural, com os seus géiseres a explodir, criando espectáculos de cortar a respiração. O seu poder e força dão uma pista sobre a razão pela qual o vapor é o meio de transporte de calor mais utilizado no mundo. E sublinham o seu carácter elementar.
A sua capacidade de reter uma quantidade significativa de energia que pode ser utilizada quer mecanicamente, para fazer girar uma turbina, por exemplo, quer como calor para permitir muitos processos, faz do vapor um recurso sustentável e renovável fundamental. Graças ao circuito de vapor e condensação, a água que utiliza pode ser reciclada por sistemas eficientes, poupando energia ao fazê-lo.
Com alta eficiência, baixa toxicidade, facilidade de movimento, capacidade térmica superior e baixo custo em comparação com outras alternativas, um mundo sem vapor é impensável. Temos de agradecer ao vapor muitos dos enormes avanços tecnológicos registados na sociedade nos últimos 300 anos. Embora os mecanismos que utilizam e necessitam do vapor possam ter mudado, o vapor em si continuou a ser fundamental para a nossa evolução.
Desempenha um papel fundamental na indústria farmacêutica, garantindo que os medicamentos e as vacinas possam ser produzidos de forma segura, fiável e em grandes quantidades. As instalações de cuidados de saúde dependem do vapor para manter os instrumentos sem riscos quando nos tratam. Tanto a indústria química como a petrolífera precisam de vapor para manter as suas fábricas a funcionar sem problemas e para criar os muitos produtos de que dependemos para a vida quotidiana. Desde os plásticos ao poliéster (o material de vestuário mais comum no mundo), à produção de amoníaco, que fornece fertilizantes para alimentar o mundo. E as suas muitas utilizações na indústria alimentar e de bebidas significam que não precisamos de pensar duas vezes sobre a segurança e o tempo de vida de tantas coisas que comemos e bebemos para viver.
Estes são apenas alguns dos benefícios que o vapor nos proporciona. É a razão pela qual vemos o vapor não apenas como um fenómeno útil, mas como uma tecnologia natural. Um meio seguro, sustentável e fiável de melhorar a nossa qualidade de vida, quase sem comparação.
Mas, para além de uma oportunidade de fotografar, os géiseres não têm grande utilidade prática para nós e, excepto em alguns locais da Terra, o vapor como energia geotérmica não é uma opção. Isto significa que, para aproveitar o seu valor, o vapor tem de ser gerado por nós. E é aí que reside o teste para garantir o seu futuro sustentável.
Precisamos de vapor em grandes quantidades para manter o nosso crescimento e qualidade de vida. É fundamental que deixemos de produzir vapor a partir do gás, do carvão ou do petróleo e passemos a utilizar, o mais rapidamente possível, fontes de energia renováveis e eficientes.
A crise energética global está a acelerar grandes mudanças na forma como geramos a nossa energia. Em primeiro lugar, há uma parte em rápido crescimento proveniente de fontes renováveis (principalmente eólica ou solar, mas com produção variável). Em segundo lugar, o potencial do hidrogénio verde baseado em energias renováveis e na electrólise está a aumentar de dia para dia. Em terceiro lugar, há uma aceitação crescente da necessidade de electrificação do calor na indústria e nos edifícios. E, finalmente, estão a surgir novas tecnologias para o armazenamento de calor e de energia, que em breve estarão disponíveis em grande escala.
Estas mudanças de paradigma na forma como o sector funciona não acontecerão de um dia para o outro. Mas o tempo é essencial se quisermos atingir os exigentes objectivos de zero emissões líquidas. É por isso que as opções práticas para colmatar o fosso entre a oferta e a procura de electricidade são tão importantes para conseguir operações sustentáveis. Inovações como o armazenamento de energia térmica, que permite captar os picos de energia renovável, convertê-la em vapor útil e mantê-la até ser necessária, serão fundamentais para a transição. A Figura 1 ilustra a necessidade de encontrar formas de maximizar a nossa eficiência quando se trata de tirar o máximo partido das fontes renováveis, como a energia solar:
No seu conjunto, o calor é responsável por mais do dobro da procura de energia da produção global de electricidade e produz 55% das emissões globais de energia¹. Reduzir esse número é um objectivo significativo de descarbonização², mas, até agora, as tentativas têm sido muitas vezes isoladas, analisando áreas como a electrificação, o hidrogénio, a biomassa e a captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) separadamente e centrando-se em utilizações finais específicas.
É por isso que o caminho para a neutralidade carbónica parece, por vezes, tão difícil, à espera que as novas tecnologias substituam aquelas em que confiámos durante décadas ou mesmo séculos. Felizmente, os meios para utilizar vapor gerado de forma sustentável estão ao nosso alcance.
À medida que a necessidade de descarbonizar o nosso planeta se torna mais urgente, é reconfortante saber que, com o vapor, isso não significa perdê-lo completamente. Todos sabemos que os dias de condução de veículos a gasolina ou a gasóleo vão chegar ao fim, que a nossa utilização de gás natural será limitada e que terão de ser tomadas decisões difíceis se quisermos assegurar o futuro do nosso planeta.
Não é o caso do vapor. Para abandonar as caldeiras alimentadas a combustíveis fósseis não é necessário esperar décadas pela chegada de novas alternativas. Também não significa uma revisão completa dos sistemas existentes. A capacidade de reequipar caldeiras com tecnologia de aquecimento eléctrico está aqui e agora. Quando o equipamento antigo precisa de ser substituído, estão prontamente disponíveis opções eléctricas novas e mais eficientes. À medida que a produção de electricidade se for afastando do carvão, do gás e do petróleo, o vapor estará pronto a provar o seu potencial de neutralidade em termos de carbono.
Paralelamente, haverá uma necessidade crescente de fazer mais com menos, avaliando e melhorando continuamente as medidas de eficiência que tornarão o vapor ainda mais importante para tantas indústrias que dele dependem. As abordagens baseadas em dados e que abrangem todo o sistema serão os meios mais eficazes para o fazer.
Uma vez que o vapor é tão amplamente utilizado por tantas indústrias diferentes, existe uma enorme variedade de tamanhos de sistemas de vapor, configurações, aplicações de utilização final e práticas operacionais. Isto significa que existem muitas opções para identificar oportunidades para melhorar o desempenho do sistema de vapor.
Tal como o vapor ajudou as civilizações de todo o mundo a crescer e a desenvolver-se, agora é a vez dos engenheiros ajudarem o vapor a continuar a ocupar o seu lugar na nossa história. O vapor levou-nos numa viagem gratificante até agora, e continuará a fazê-lo nos séculos vindouros.
São os engenheiros de todas as disciplinas que irão conceber, construir, reequipar, operar e tornar seguras as infra-estruturas e tecnologias que permitirão a plena concretização de um mundo descarbonizado.Centro Nacional de Política de Engenharia, Academia Real de Engenharia
¹ “Global Energy Perspective 2022,” McKinsey, 26 de abril de 2022.
² Note-se que atingir o zero líquido não se refere apenas às emissões de CO2, mas a todos os gases com efeito de estufa, incluindo o metano e os gases fluorados. Neste caso, utilizamos a descarbonização para abranger todas as reduções de emissões relevantes.
Centro Nacional de Política de Engenharia, Academia Real de Engenharia (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf)
"Calor líquido zero: Is it too hot to handle?", McKinsey Sustainability, 22 de julho de 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle)
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