O segmento automotivo está apostando na eletromobilidade, mas o seu desenvolvimento enfrenta problemas e os veículos elétricos também têm as suas desvantagens. É por isso que muitos fabricantes ainda não desistiram dos motores de combustão interna e continuam a desenvolver tecnologias para torná-los mais eficientes e minimizar o seu impacto ambiental.
Ao abrigo dos novos regulamentos da UE, a introdução no mercado de automóveis com emissões intensivas será gradualmente reduzida. Até 2030, os fabricantes são obrigados a reduzir as emissões de CO2 dos veículos fabricados em 55% para automóveis de passageiros e 50% para veículos comerciais leves. Espera-se que a norma Euro 7 anunciada na União Europeia aumente o custo de produção de automóveis de combustão interna após 2025, e uma redução gradual nas emissões médias de CO2 para 0 g CO2 /km até 2035 significará que apenas automóveis ecológicos, como os movidos a hidrogénio ou eletricidade, podem ser registrados nos Estados-Membros da UE. No entanto, os motores de combustão interna verdes podem revelar-se uma alternativa viável.
Motores de combustão interna ecológicos – o que são e como funcionam?
Motores de combustão interna ecológicos são unidades que foram projetadas ou modificadas para reduzir emissões prejudiciais. Isto inclui motores tradicionais a gasolina e diesel, híbridos suaves e aqueles que utilizam apenas fontes alternativas de combustível. Os motores de combustão interna modernos continuam a evoluir, com os fabricantes introduzindo novas tecnologias. Um exemplo é a Mazda, que desenvolveu uma nova unidade a gasolina de seis cilindros e um grande motor diesel num sistema híbrido suave que cumprem rigorosas normas de emissões. Enquanto isso, a Porsche ofereceu um novo motor boxer de seis cilindros, que deverá ser lançado antes mesmo de a empresa finalmente se limitar apenas aos acionamentos elétricos. Entre as tecnologias que utilizam combustíveis automotivos modernos, o motor a hidrogênio parece especialmente interessante como uma potencial alternativa atraente aos carros movidos a diesel e a gasolina. Fabricantes como Toyota, GAC da China, Yamaha e Renault estão atualmente trabalhando em um motor de combustão a hidrogênio.
Por que o desenvolvimento de motores modernos de combustão interna pode ser benéfico?
O desenvolvimento de motores de combustão interna verdes é benéfico porque permite uma transição gradual para soluções mais amigas do ambiente sem ter de alterar toda a infraestrutura. Atualmente, o maior desafio para a eletromobilidade é a capacidade limitada das baterias e o alto preço dos carros elétricos. Embora a tecnologia das baterias esteja em constante evolução, os veículos elétricos ainda podem percorrer menos quilômetros e ter tempos de carregamento mais longos em comparação com os carros tradicionais de combustão interna ou a hidrogénio. Vários tipos de carros elétricos, como os híbridos de autonomia extendida, são uma resposta possível, mas uma transição completa para a eletromobilidade requer infraestruturas extensas, como uma rede suficientemente robusta de pontos de carregamento e oficinas de serviços especializados. Além disso, o descarte de baterias usadas ainda é um problema sem solução. Devido à sua estrutura complexa e ao seu conteúdo, não só provocam o esgotamento dos recursos, como também continuam a ser difíceis de reciclar. Tudo isso está provocando a busca por outros tipos de combustíveis que sejam fáceis de obter, processar e que não causem emissões nocivas ao meio ambiente. Os carros elétricos com células de hidrogênio também são uma questão problemática. Sua produção é cara e tem baixa eficiência de apenas 30-35%. Por esta razão, os modernos motores de combustão interna que poderiam funcionar com combustíveis ecológicos parecem ser uma boa solução pronta para uso.
Tipos de motores de combustão interna verdes – que combustíveis modernos de baixas emissões são utilizados?
Os combustíveis modernos com baixas emissões, como os biocombustíveis e as misturas sintéticas, permitem reduções significativas nas emissões nocivas. Os motores a hidrogénio e a amoníaco oferecem emissões quase nulas, pelo que poderiam entrar em zonas de transporte limpas, por exemplo. Outras soluções baseiam-se em tecnologias avançadas para aumentar a eficiência e reduzir as emissões, tornando-as cada vez mais competitivas com os veículos eléctricos.
Motores a hidrogênio
Os motores de combustão interna que utilizam combustíveis modernos de hidrogénio não emitem CO2, o que é benéfico em termos de alterações climáticas. Os produtos da combustão, neste caso, são o vapor d'água e pequenas quantidades de óxidos de nitrogênio (NOx), reconhecidamente nocivos ao meio ambiente, mas o uso de filtros apropriados compensa esse problema. No entanto, a baixa eficiência energética continua a ser um problema. O hidrogénio tem uma densidade energética muito menor do que os combustíveis fósseis (cerca de 2-3 kWh/l em comparação com 11 kWh/l para o diesel). Isto significa que um motor de combustão interna deve queimar muito mais hidrogénio do que os combustíveis fósseis, levando a uma autonomia reduzida ou à necessidade de tanques de combustível maiores. Num motor alternativo, apenas cerca de 30% da energia do combustível é utilizada para propulsão. O restante é convertido em calor e removido do sistema dessa forma. Os fabricantes estão trabalhando no uso mais eficiente do hidrogênio e dos combustíveis modernos de hidrogênio. Por exemplo, em 2021, a marca chinesa GAC Motor desenvolveu um motor que deverá ser mais de 44% eficiente e anunciou o desenvolvimento de uma infraestrutura correspondente.
Motores de amônia
O motor a amônia é uma solução inovadora que tem potencial para revolucionar a indústria automotiva no futuro. Durante a combustão, o amoníaco (NH₃) não emite dióxido de carbono, mas deixa uma pegada de carbono subtil devido às suas baixas emissões de óxido de azoto. Em vez disso, está prontamente disponível e pode ser produzido em grandes quantidades. Ao contrário do hidrogênio, ele pode ser armazenado na forma líquida, facilitando muito a logística. A Toyota e o Guangzhou Automobile Group (GAC) desenvolveram em conjunto um protótipo de motor de amônia que utiliza componentes especialmente projetados. Os injetores de precisão controlam a quantidade de amônia entregue à câmara de combustão, enquanto os sistemas avançados reduzem as emissões de óxido de nitrogênio (NOx). Vale ressaltar, porém, que a própria amônia é uma substância tóxica, o que gera grandes dúvidas entre potenciais usuários. Portanto, a utilização deste tipo de motor é neste momento considerada mais no contexto de soluções industriais – por exemplo, para alimentar caminhões, que hoje são uma grande fonte de emissões.
Biocombustíveis e misturas sintéticas
Outra solução para reduzir a pegada de carbono dos veículos tradicionais de combustão interna são os biocombustíveis produzidos a partir de recursos renováveis, como plantas, resíduos orgânicos ou algas. Isso os torna uma alternativa mais verde à gasolina e ao diesel. Eles são divididos em biocomponentes (componentes de combustíveis líquidos para motores) e biogás (como o biometano). Os biocombustíveis já são utilizados com sucesso em motores de combustão interna e a sua produção e combustão têm um impacto ambiental menor do que os combustíveis fósseis. Outra categoria são os combustíveis sintéticos, ou seja, hidrocarbonetos ou suas misturas obtidas a partir de biomassa ou de outras fontes renováveis. Entre estes estão GTL (Gas to Liquid), BTL (Biomass to Liquid), SynGas, produzido por processos de gaseificação de biomassa florestal, ou SynDiesel. Estes são combustíveis produzidos quimicamente e também geram emissões mais baixas do que os combustíveis fósseis tradicionais.
O futuro dos motores de combustão interna
Os motores de combustão interna percorreram um caminho evolutivo fascinante, desde designs simples até tecnologias avançadas. O seu impacto no desenvolvimento da civilização é inegável. Apesar da crescente popularidade dos veículos eléctricos, algumas previsões indicam que os carros com motores a gasolina ou diesel continuarão a ser uma escolha popular durante os próximos 10 anos. A Bosch, por exemplo, prevê que dois em cada três carros registados em 2030 funcionarão a gasolina ou diesel. A redução cada vez maior, os filtros de partículas cada vez mais precisos, os novos materiais e as tentativas de otimizar as séries existentes para que possam cumprir os rigorosos requisitos da UE mostram que ainda há muito espaço para inovação neste campo – tanto no design do motor como no carroceria de carros a combustão. Um deles são os plásticos ultraleves, como o polipropileno espumado (EPP), por exemplo. Eles tornam possível produzir peças de carroceria muito mais leves em comparação com os componentes tradicionais de plástico rígido. Ao reduzir o peso do veículo, a combustão pode ser reduzida e os objetivos exigidos pelas rigorosas normas Euro podem ser alcançados mais facilmente. Muitas empresas, incluindo a BMW, por exemplo, ainda não definiram uma data para a eliminação progressiva da produção de unidades de combustão. Esta é mais uma prova de que a tecnologia ainda pode ter muito a oferecer.