A atenção está a voltar ao depósito de combustível. Em vez de reinventarem o avião, investigadores norte-americanos estão a correr para reinventar o que arde lá dentro, apostando que micróbios mais inteligentes e laboratórios automatizados podem transformar o combustível de aviação sustentável de uma experiência dispendiosa num negócio a sério.
O combustível de aviação sustentável passa de nicho a campo de batalha
A aviação comercial continua a funcionar quase inteiramente com querosene de origem fóssil, mesmo com o endurecimento das regras climáticas e com os passageiros a prestarem cada vez mais atenção às emissões. Os aviões elétricos continuam confinados a aeronaves pequenas e a trajetos curtos. Os conceitos de hidrogénio parecem promissores no papel, mas os desafios de infraestrutura e armazenamento atrasam qualquer implementação em massa.
Isto deixa uma tecnologia de transição mais prática: o combustível de aviação sustentável, ou SAF (do inglês Sustainable Aviation Fuel). São combustíveis “drop-in” que podem ser misturados com combustível de aviação convencional e usados nos motores e condutas atuais.
O SAF pode reduzir as emissões de gases com efeito de estufa ao longo do ciclo de vida em até cerca de 80% quando comparado com o combustível de aviação fóssil, dependendo da matéria-prima e do processo.
O problema é a escala. O mundo ainda não tem matéria-prima sustentável suficiente, refinarias suficientes, nem capacidade certificada para abastecer diariamente milhares de aviões a um preço que as companhias aéreas consigam suportar. É aqui que a mais recente vaga de investigação nos EUA tenta mudar a equação.
Como se produz combustível de aviação sustentável
O SAF não é um produto único, mas uma família de combustíveis produzidos por várias vias tecnológicas.
- HEFA (hydroprocessed esters and fatty acids): refinação de óleos vegetais, óleo alimentar usado ou gorduras animais em hidrocarbonetos na gama do combustível de aviação.
- Álcool-para-jet: fermentação de açúcares ou gases para produzir álcoois como o etanol, e posterior transformação química em querosene.
- Vias termoquímicas: gaseificação de biomassa ou resíduos para produzir gás de síntese, e posterior conversão em líquidos via síntese de Fischer–Tropsch.
- E-combustíveis / e-SAF: utilização de eletricidade de baixo carbono para produzir hidrogénio por eletrólise, combinando-o depois com CO₂ capturado para formar combustível sintético de aviação.
O novo avanço nos EUA foca-se numa via específica de base biológica: ensinar micróbios a produzir uma molécula chamada isoprenol, que pode depois ser convertida num combustível de aviação chamado DMCO. O DMCO tem maior energia por litro do que o querosene convencional, uma característica tentadora para voos de longo curso.
Dentro da fábrica de micróbios dos EUA
Isoprenol: a molécula minúscula com grandes ambições
O isoprenol é produzido naturalmente em pequenas quantidades por certos microrganismos. Transformar esse fio de produção num caudal industrial tem-se revelado dolorosamente lento. A engenharia tradicional de estirpes envolve mexer em genes, esperar, medir e tentar novamente. Cada ciclo pode demorar meses. Encontrar a combinação certa de alterações genéticas pode levar anos.
Investigadores do Joint BioEnergy Institute (JBEI) dos EUA, apoiado pelo Lawrence Berkeley National Laboratory, decidiram que esse calendário era inaceitável para um mercado que corre para o final da década. Propuseram-se comprimir anos de tentativa-e-erro em semanas.
Robôs, microfluídica e aprendizagem automática substituem o “palpite”
A primeira ferramenta é essencialmente uma biofábrica em miniatura totalmente robotizada. Em vez de um cientista a pipetar amostras numa bancada, uma rede de robôs e chips microfluídicos trata de centenas de estirpes microbianas ao mesmo tempo.
Uma peça-chave é um chip microfluídico de eletroporação que consegue inserir material genético em 384 estirpes bacterianas em menos de um minuto. À mão, isso demoraria horas - e com muito mais oportunidades de erro.
Cada ronda de experiências alimenta um modelo de aprendizagem automática. O sistema aprende que configurações genéticas aumentam a produção de isoprenol e quais entopem o metabolismo do micróbio.
Em apenas algumas semanas, a equipa realizou seis ciclos completos de otimização genética - algo que antes se teria estendido por vários anos.
Usando regulação baseada em CRISPR, os algoritmos ajustaram com precisão o quão fortemente genes específicos eram ligados ou desligados. Só isto aumentou os rendimentos de isoprenol em cerca de cinco vezes, sem o habitual “afinamento” lento conduzido por humanos.
Transformar um mau hábito microbiano num filtro implacável
A segunda inovação tem menos a ver com robôs e mais com explorar particularidades microbianas. O “cavalo de batalha” escolhido, Pseudomonas putida, tem um hábito irritante: consome parcialmente o próprio isoprenol que produz.
Em vez de tentar eliminar esse comportamento, a equipa liderada por Thomas Eng reaproveitou-o. Identificaram duas proteínas que a bactéria usa para detetar isoprenol. Estas foram integradas num sensor biológico dentro da célula.
Depois veio a reviravolta engenhosa: a saída desse sensor foi ligada a genes de que a bactéria precisa para sobreviver. Estirpes que produziam muito isoprenol ativavam esses genes vitais e prosperavam. Estirpes que produziam pouco combustível simplesmente não conseguiam competir.
O resultado é uma forma de evolução em “câmara rápida”: os micróbios melhores a produzir combustível passam automaticamente a dominar a população.
Triar milhões de variantes sem instrumentos sofisticados
Como o sensor está incorporado na própria célula, o sistema deixa de precisar de medir a produção de cada estirpe com instrumentos caros como cromatógrafos de gases ou espetrometria de massa. A sobrevivência da célula torna-se uma leitura em tempo real.
Isto permite triar milhões de variantes genéticas de forma rápida e barata. Durante este processo, os investigadores detetaram um truque inesperado nas estirpes com melhor desempenho: quando a glicose escasseava, mudavam a dieta para aminoácidos, mantendo a produção de isoprenol por mais tempo em vez de estagnar.
Esse comportamento não foi especificamente “engenheirado”; emergiu do processo de seleção, sugerindo como sistemas biológicos podem encontrar atalhos que um designer humano pode não ver.
Ao combinar otimização robotizada e biossensores dentro da célula, algumas estirpes microbianas produziram até 36 vezes mais precursor de combustível de aviação do que a linha de base original.
Uma corrida para dominar um mercado de 21,5 mil milhões de euros
Estes ganhos científicos surgem num momento estratégico. Segundo investigação citada pela MarketsandMarkets, o mercado global de SAF valia aproximadamente 1,73 mil milhões de euros em 2025 - ainda minúsculo face ao combustível de aviação convencional. Em 2030, prevê-se que atinja cerca de 21,5 mil milhões de euros.
Esse crescimento não é abstrato. Os governos estão a introduzir mandatos de mistura que obrigam as companhias aéreas a usar uma quota mínima de SAF nos voos com partida. A Europa, os Estados Unidos e partes da Ásia estão a avançar neste sentido, criando procura garantida por combustíveis de aviação certificados e de baixo carbono.
Os Estados Unidos veem uma oportunidade dupla: reduzir as emissões da aviação e assegurar uma parte importante desta cadeia de abastecimento emergente antes de rivais na Europa ou na Ásia ganharem escala. Quem dominar a produção barata e escalável de moléculas de SAF - sejam combustíveis HEFA, Fischer–Tropsch, ou vias avançadas de base biológica como o DMCO - controlará um pilar crítico do futuro das viagens aéreas.
| Ano | Dimensão estimada do mercado de SAF |
|---|---|
| 2025 | €1,73 mil milhões |
| 2030 (projeção) | €21,5 mil milhões |
O aumento de 36 vezes na produtividade microbiana não se traduz imediatamente em litros comerciais de combustível, mas aumenta de forma acentuada a probabilidade de intervenientes dos EUA conseguirem fornecer DMCO competitivo à escala industrial dentro desta década.
Da placa de Petri ao fermentador industrial
Os desafios de engenharia que se seguem
Escalar um micróbio de um frasco de laboratório para um fermentador industrial raramente é simples. As condições mudam: o oxigénio mistura-se de forma diferente, as temperaturas variam, surgem impurezas e a economia de nutrientes e do tratamento de resíduos começa a pesar.
A próxima fase do JBEI passa por testar estas estirpes “turbinadas” em reatores maiores sob condições industriais realistas. Têm de manter a elevada produtividade, evitar a formação de subprodutos indesejados e permanecer estáveis ao longo de muitas gerações.
A fermentação é apenas metade da história. O isoprenol ainda precisa de ser convertido em DMCO através de processamento químico a jusante, e depois misturado e certificado para cumprir normas rigorosas de combustível de aviação.
Termos-chave que vão importar para viajantes e investidores
- Emissões ao longo do ciclo de vida: total de gases com efeito de estufa libertados desde a produção da matéria-prima, transporte, fabrico do combustível, distribuição e combustão.
- Combustível drop-in: combustível que pode substituir ou ser misturado com o combustível de aviação existente sem alterar a aeronave ou a infraestrutura aeroportuária.
- Matéria-prima: material de base usado para produzir o combustível, desde óleo alimentar usado a resíduos agrícolas ou CO₂ capturado.
Os reguladores avaliam o SAF não apenas pelas emissões diretas, mas por estas avaliações completas do ciclo de vida. Um processo que parece limpo no laboratório pode perder a vantagem se as matérias-primas impulsionarem a desflorestação ou se a eletricidade usada em e-combustíveis vier de redes dominadas por carvão.
O que isto pode significar para os voos do futuro
Se o DMCO microbiano escalar com sucesso, voos de longo curso poderão operar com misturas de maior densidade energética e menores emissões. As companhias aéreas poderão priorizar estes combustíveis primeiro em rotas intercontinentais premium, onde os custos de combustível e o escrutínio climático são mais elevados.
Imagine um cenário em 2030 em que um voo transatlântico usa uma mistura a 50% de SAF de base DMCO de alta energia. O avião poderia manter a autonomia, reduzindo significativamente as emissões ao longo do ciclo de vida - especialmente se as matérias-primas forem resíduos genuínos e o processo funcionar com energia de baixo carbono.
É pouco provável que os viajantes vejam “DMCO” impresso nos cartões de embarque, mas poderão enfrentar sobretaxas opcionais ou benefícios de fidelização associados a voos com quotas mais elevadas de SAF. Para aeroportos e fornecedores de combustível, a transição exigirá novos contratos, estratégias de armazenamento e gestão de risco face a oscilações no preço das matérias-primas.
Ainda há riscos. A competição por matérias-primas com biocombustíveis rodoviários, produção alimentar e indústrias químicas poderá fazer subir preços. A estabilidade das políticas será determinante: investimentos em refinarias de milhares de milhões dependem de mandatos de mistura de longo prazo, créditos fiscais e regras de sustentabilidade claras.
Ainda assim, a tendência subjacente é difícil de ignorar. À medida que micróbios em laboratórios dos EUA aprendem silenciosamente a produzir 36 vezes mais isoprenol, o equilíbrio de poder num futuro mercado de combustível de aviação de 21,5 mil milhões de euros já está a começar a inclinar-se.
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