Robert C. Armstrong, renomado professor emérito de Engenharia Química do Massachusetts Institute of Technology (MIT), é uma figura de destaque no campo da energia sustentável e da engenharia química. Com uma carreira académica de cinco décadas, Armstrong dedicou-se a pesquisas inovadoras e à formação de profissionais talentosos.
Armstrong iniciou a sua carreira académica na Georgia Tech, onde obteve o seu diploma em Engenharia Química, antes de prosseguir para um doutoramento na University of Wisconsin, em Madison. Desde 1973, integra o corpo docente do MIT, tendo ocupado cargos importantes, incluindo o de chefe do Departamento de Engenharia Química por mais de uma década.
Em 2007, juntou-se à Iniciativa de Energia do MIT (MIT Energy Initiative, MITEI), onde foi vice-diretor antes de se tornar diretor em 2013. Ao longo da sua carreira, contribuiu significativamente para a investigação em mecânica de fluidos não newtonianos e coescreveu vários livros influentes sobre engenharia química. Estas realizações valeram-lhe reconhecimento internacional, incluindo a sua eleição para a Academia Nacional de Engenharia dos Estados Unidos, em 2008, e para a Academia Americana de Artes e Ciências, em 2020.
Nesta conversa com a MIT Technology Review Portugal, Armstrong falou sobre o MITEI e as suas pesquisas, o que considera positivo nos últimos anos no contexto da transição energética, se estamos próximos de utilizar o hidrogénio verde.
MIT Technology Review Portugal: Tornou-se diretor da Iniciativa de Energia do MIT (MIT Energy Initiative, MITEI). Pode explicar-nos um pouco sobre esta iniciativa e como trabalham para combater o aquecimento global e auxiliar esta nova era de transição energética?
Robert Armstrong: O MITEI, ou Iniciativa de Energia do MIT, foi lançado no final de 2006/início de 2007, como parte da visão da então presidente do MIT, Susan Hockfield, sobre as prioridades institucionais que deveríamos estabelecer como universidade e como instituição.
Ela citou a energia como uma das suas duas principais prioridades, e, especificamente, como poderíamos compreender os desafios e as oportunidades relacionadas com a mitigação dos piores impactos das alterações climáticas, o fornecimento de acesso à energia para todos—reconhecendo que muitas pessoas em todo o mundo não têm acesso adequado à energia atualmente, sendo este essencial para o padrão e qualidade de vida—e a garantia do abastecimento energético para pessoas e países em todo o mundo, um fator fundamental para o bem-estar económico.
A sua visão era criar uma estrutura institucional que reunisse professores de toda a universidade, reconhecendo que os desafios e oportunidades energéticas que acabei de listar não podem ser resolvidos apenas com engenharia (por mais que eu goste dos engenheiros), ou ciência, ou economia, ou especialistas em políticas públicas, ou planeadores urbanos. É necessário reunir todas estas diferentes abordagens para analisar os problemas.
Esta foi a base para o lançamento do MITEI. Criámos um conselho de investigação em energia, que analisou os desafios e oportunidades globais neste campo e como o MIT poderia contribuir de forma específica para um mundo melhor.
O MITEI foi estruturado para ligar ciência, inovação e política, reunindo diferentes disciplinas. Fomos além, envolvendo todo o campus e todas as seis escolas e faculdades do MIT, bem como quase todos os departamentos—cerca de 25 a 28 departamentos.
Olhamos para a energia de forma bastante abrangente: desde as fontes e os recursos energéticos até à produção, conversão, distribuição e consumo, bem como as ligações ambientais associadas, sendo as alterações climáticas o maior desafio.
Outra característica fundamental do MITEI foi a construção de um conjunto de parcerias industriais e estratégicas. Acreditamos que, para obter progresso real no setor energético, é fundamental envolver a indústria. As universidades são muito eficazes no desenvolvimento de novas ideias, e o governo pode ser crucial para apoiar a inovação e a implementação de tecnologias, mas, em última análise, é a indústria que integra estas soluções na economia, gera empregos e impulsiona o crescimento.
A ligação com o setor industrial tem sido uma parte essencial do nosso trabalho. Como indicador do sucesso destas parcerias, trabalhamos com 30 a 40% dos professores do MIT e colaboramos com mais de 100 empresas e organizações públicas para cumprir a nossa missão.
MIT Technology Review Portugal: A transição energética não é um tema novo, como sabemos. Mas o que tem visto de mais interessante nos últimos anos?
Robert Armstrong: Quando lançámos o MITEI, a atividade energética no nosso campus era relativamente pequena. Acredito que isso possa ter sido verdade também para outras instituições em todo o mundo. Fomos um dos primeiros programas de energia numa universidade.
Pouco depois do nosso início, recordo que 2008 foi marcado por uma recessão global bastante séria, impulsionada, em parte, pelo aperto no fornecimento de energia face à procura e pelo aumento dos preços da energia. Isso destacou a necessidade de compreendermos como fornecer energia às pessoas em todo o mundo de forma segura, abundante e acessível.
Desde então, temos assistido a uma série de iniciativas globais. Um dos grandes marcos foi em 2015, com a chamada COP 21 e o Acordo de Paris, onde, pela primeira vez, governos de todo o mundo uniram-se e assinaram um compromisso de trabalho conjunto para limitar o aumento da temperatura média global da superfície a menos de 2ºC, idealmente abaixo de 1,5ºC.
Este foi um verdadeiro marco, pois os líderes mundiais uniram-se e cada país fez os seus próprios compromissos sobre as medidas que adotaria para enfrentar as alterações climáticas.
Nos EUA, grande parte da redução das emissões após o Acordo de Paris deveu-se à mudança de matriz energética. Na altura em que o MITEI começou, acredito que o carvão representava cerca de 51% da produção de eletricidade, e agora já foi ultrapassado pelo gás natural como principal fonte. Esta transição para um combustível menos poluente levou a uma redução significativa das emissões no setor energético dos EUA. De forma semelhante, países e grupos em todo o mundo estabeleceram os seus próprios compromissos.
Curiosamente, a mais recente COP 28, realizada no Dubai entre o final de novembro e o início de dezembro de 2023, marcou o primeiro compromisso global para a eliminação progressiva dos combustíveis fósseis, algo que inevitavelmente terá de acontecer.
A grande questão, que não foi completamente respondida na COP 28, é: qual é o plano para concretizar essa transição?
Este continua a ser um desafio e, ao mesmo tempo, uma oportunidade. Sabemos que os combustíveis fósseis continuarão a ser utilizados durante várias décadas, mas o modelo atual é insustentável. Existem formas de remover o CO₂ do sistema.
O que tudo isto significa? Como podemos utilizar os combustíveis fósseis de forma responsável para melhorar a qualidade de vida das pessoas sem comprometer o meio ambiente?
Comparando estas duas conferências (COP 21 e COP 28), percebemos a evolução na forma como a transição energética está a ser encarada em todo o mundo e nas ações que estão a ser tomadas.
Inicialmente, a mudança de matriz energética dentro do próprio setor dos combustíveis fósseis foi uma estratégia de sucesso. Agora, o foco está na eliminação gradual destes combustíveis, no reforço das energias renováveis e na criação de soluções para integrá-las plenamente na economia global, garantindo armazenamento e fornecimento de energia quando o sol não brilha e o vento não sopra.
MIT Technology Review Portugal: Quais são algumas das principais tendências e inovações no campo da energia que estão a moldar a transição agora? O que tem observado?
RA: Acho que um dos aspetos realmente interessantes da transição é a sua abrangência. O que é verdadeiramente novo agora é o impacto da transição em toda a economia. Antes, limitava-se apenas à produção de energia — a indústria do petróleo e do gás, a geração de eletricidade, e assim por diante —, mas agora, além disso, vemos os impactos da transição no transporte, no setor industrial e na construção.
Isto é realmente interessante, porque significa que podemos aplicar as inovações energéticas de forma transformadora, analisando as interações cruzadas entre estes quatro grandes setores da economia. Portanto, considero esta uma mudança significativa.
Existem grandes polos tanto para o hidrogénio como para o CO₂, bem como um aumento dos subsídios para apoiar e incentivar o desenvolvimento não só de métodos de produção, por exemplo, no hidrogénio, mas também para impulsionar os mercados a utilizá-lo. O MIT está envolvido com uma das organizações que trabalham para desenvolver mercados para o hidrogénio. Creio que isto representa uma grande mudança na forma como estamos a abordar a transição.
Muitas tecnologias interessantes surgiram com o apoio governamental e da indústria, como as novas tecnologias para a geração solar. Uma das mudanças mais drásticas desde 2008 até hoje foi a redução significativa dos custos das energias solar e eólica, impulsionada não só pelo apoio governamental, mas também por avanços tecnológicos que ajudaram a diminuir esses custos.
Existem também novas tecnologias promissoras para a captura de carbono. A ideia em si é excelente, mas o grande desafio é que continua a ser mais barato libertar CO₂ do que capturá-lo ou armazená-lo.
Sinto que entre universidades de pesquisa como o MIT, parte de nossa abordagem tem sido: como fazemos pesquisa para reduzir o custo da captura e sequestro de carbono? Não o suficiente para que o ônus para os formuladores de políticas seja leve o suficiente para que eles realmente façam algo.
E houve progressos realmente interessantes nesse sentido, olhando, por exemplo, para maneiras eletroquímicas de capturar CO₂, que prometem ser muito mais baratas do que a forma termoquímica tradicional de o fazer.
MIT Technology Review Portugal: Mencionou a energia solar e eólica, mas como podemos lidar com os desafios de armazenamento de energia associados a estas fontes renováveis?
RA: Essa é uma ótima pergunta, porque, no passado, este problema não existia. Qualquer energia solar produzida era gerada a meio do dia, e esse também era o período de pico da procura por eletricidade, criando uma correspondência perfeita. No entanto, à medida que mais energia solar entra na rede, a oferta durante o dia começa a saturar a procura, e a energia solar acaba por competir consigo própria no mercado.
É claro que precisamos de maior capacidade de armazenamento, pois, no setor elétrico, é essencial equilibrar oferta e procura em tempo real.
Há cerca de dois anos, concluímos um estudo no MITEI chamado “O Futuro do Armazenamento de Energia”, o mais recente de uma série de estudos “O Futuro de…”. Este estudo analisou as tecnologias que poderão ser decisivas num mundo com restrições de carbono até meados do século. Acreditamos que a nossa abordagem interdisciplinar foi uma das maiores contribuições do MITEI.
No estudo, examinámos todas as opções de armazenamento disponíveis e analisámos quais tecnologias e portfólios poderiam ser implementados. Estas incluem armazenamento eletroquímico, que a maioria das pessoas associa a baterias, mas existem também outras soluções, como armazenamento térmico e químico. Há múltiplas formas de criar ou complementar a capacidade de armazenamento.
Analisámos como diferentes combinações de tecnologias poderiam ser utilizadas em várias regiões dos EUA, considerando fatores como potencial solar e eólico, disponibilidade de hidrogénio para armazenamento, e assim por diante. O objetivo era perceber como poderíamos fornecer um sistema elétrico com zero emissões de carbono ou com emissões muito reduzidas até 2050.
O que descobrimos foi que, dependendo dos recursos disponíveis em cada local, existem diferentes maneiras de atingir este objetivo. E essa é uma abordagem que pode ser aplicada em qualquer parte do mundo. Trata-se de um verdadeiro mapa para aproveitar os recursos existentes, combinando geração solar e eólica com soluções de armazenamento viáveis, e criando um sistema elétrico sustentável e acessível.
É um desafio empolgante!
MIT Technology Review Portugal: Quão próximos estamos de tornar a energia proveniente do hidrogénio acessível e viável, considerando desafios como o transporte e o risco de explosão?
RA: Acredito que o hidrogênio tem muito potencial. Há indústrias e governos ao redor do mundo que estão a investir bastante no hidrogênio, tentando ver onde ele pode contribuir melhor.
É muito difícil para o hidrogênio competir com algo como energia solar ou eólica quando o vento está a soprar e o sol está a brilhar, porque essas têm custo marginal zero. Quero dizer: uma vez que se fabrica a célula solar, se o sol estiver a brilhar, então não custa nada. Temos de pagar o custo anunciado pela instalação, mas a carga do combustível é zero.
O hidrogênio tem a desvantagem, na maior parte, de que não se pode cavar um poço de hidrogênio, é preciso produzir hidrogênio. Na maioria das vezes, pensamos em fazer hidrogênio pelo que é chamado de eletrólise (usa energia de alguma outra fonte e divide a água em hidrogênio e oxigênio), e então assim se transporta isso para algum lugar ou faz-se uso no lugar onde o componente foi produzido. Isso custa dinheiro.
Então, é claramente mais caro do que solar ou eólica quando esses recursos estão disponíveis. Mas tem vantagens no sentido de que podemos armazenar o hidrogênio. Quando o queimamos, podemos fornecer energia para processos industriais como a fabricação de ferro e aço, que precisam de fontes de temperatura muito alta.
Então, parece haver situações em que o hidrogénio pode desempenhar papéis importantes na transição energética, mas temos de descobrir como torná-lo barato o suficiente.
Existem muitas cores diferentes de hidrogénio, que é uma forma de expressar que existem vários métodos de o produzir. As mais conhecidas são o hidrogénio verde, quando se utilizam energia solar e eólica com eletrólise. Isto é caro no sentido em que as energias solar e eólica não estão disponíveis o tempo todo e, então, quando se produz o eletrólito, paga-se por isso, mas não podemos utilizá-lo o tempo todo porque o sol e o vento não estão sempre disponíveis. Temos o chamado fator de capacidade, que é menos de metade, mais ou menos, com base na quantidade de energia solar e eólica disponível.
Então, esse é o hidrogénio verde: baixo carbono, mas caro.
O segundo mais comum é o chamado hidrogénio azul, que está na categoria de baixo carbono e é produzido através da reforma do gás natural. Temos muito gás natural no mundo e, se o captarmos, podemos reformá-lo em hidrogénio e dióxido de carbono. A pegada de carbono deste hidrogénio azul pode ser bastante baixa, nunca tão baixa quanto a do verde, mas podemos reduzi-la, podendo capturar até 95% do CO₂. Existem maneiras de o fazer. Atualmente, o hidrogénio azul é muito mais barato do que o hidrogénio verde.
Mencionei que existem muitas outras cores de hidrogénio. Existe o hidrogénio turquesa, que é produzido a partir da pirólise do gás natural, sendo necessário aquecê-lo sem expor ao oxigénio, o que gera hidrogénio e carbono negro, ou carbono sólido. Há um novo interesse no chamado hidrogénio laranja e ouro, e existem diferentes tons de vermelho e rosa, derivados da utilização de energia nuclear para produzir hidrogénio. Podemos imaginar qualquer fonte de energia de baixo carbono que possamos utilizar para produzir hidrogénio.
Um problema é que, de entre todas estas formas de produção de hidrogénio, o mais barato atualmente é o azul, mas com incentivos no sistema dos EUA pode tornar-se competitivo em indústrias como a do amoníaco, do cimento ou do ferro e aço. Ainda precisamos de trabalhar para reduzir os custos do hidrogénio. Essa é uma peça importante.
Outra peça importante é o problema do transporte.
Além de transportar em áreas confinadas, não acho que o hidrogênio seja tão perigoso. Ele é mais leve que o ar, então vai para cima, e é difícil ter hidrogénio concentrado a menos que, novamente, estejamos numa área confinada.
O que acontece quando o hidrogénio vaza para a atmosfera é que ele interfere nos processos naturais pelos quais o metano na atmosfera se degrada. E o metano, como sabemos, é 25 vezes pior que o CO₂ como gás de efeito estufa. Atualmente, há um pouco menos de 20% de metano que vai para a atmosfera vindo dos combustíveis fósseis; o restante é de diferentes fontes naturais, agricultura, e assim por diante. Então, ter um vazamento hidrogênio é algo que não queremos que aconteça.
Acredito que, no futuro, a tendência será utilizar o hidrogénio no local onde é produzido, o que nos leva a um conjunto inteiramente diferente de tecnologias interessantes, que permitem convertê-lo em algo muito mais estável ou ecologicamente viável. Podemos convertê-lo em amoníaco ou associá-lo a portadores líquidos orgânicos de hidrogénio, por exemplo. Existem várias formas de o fazer. O alumínio até pode funcionar como um portador de hidrogénio, de certa forma, mas acho que não iremos querer transportar hidrogénio como hidrogénio, sobretudo em longas distâncias.
Acho que há muito trabalho realmente interessante a decorrer agora com o hidrogénio. Sabemos que precisamos de reduzir ainda mais os custos, mas temos algumas tecnologias verdadeiramente inovadoras em desenvolvimento.
MITTRPT: Falou sobre o trabalho social do MITEI e sobre como podemos garantir que todas as pessoas e todos os países tenham acesso à energia. Como podemos alcançar esse objetivo?
RA: Esse é um problema realmente interessante, mas um bom problema. Um dos programas do MITEI é um programa que iniciei juntamente com Ernie Moniz, que foi o primeiro diretor do MITEI e, posteriormente, Secretário de Energia no segundo mandato de Obama.
Quando regressou ao MIT, lançou um projeto chamado Projeto Roosevelt, nomeado em homenagem a três Roosevelt: Teddy Roosevelt, Franklin Roosevelt e Eleanor Roosevelt. Cada um deles focou-se em diferentes aspetos desta problemática social, mas, em conjunto, ajudam-nos a centrar-nos em como garantir uma transição energética justa, que respeite o meio ambiente e assegure que todas as pessoas tenham acesso à energia. Além disso, devemos garantir que nenhum grupo social seja desproporcionalmente afetado pelas alterações climáticas ou pela produção de energia.
Como podemos garantir que esta transição seja justa?
Acredito que um dos primeiros e mais importantes passos é a consciencialização. Não creio que houvesse consciência suficiente — eu próprio não estava plenamente ciente do desafio de realizar a transição energética de uma forma justa. Mas penso que agora desenvolvemos essa consciência.
Um segundo passo essencial é a capacidade de realizar análises a nível local para compreender em detalhe o impacto das diferentes políticas em cada região.
Num exemplo a nível macro, algumas políticas terão um impacto negativo em regiões do mundo que dependem da produção de combustíveis fósseis, pois muitas comunidades têm os seus meios de subsistência e rendimento baseados nessa indústria. O que acontecerá com estas comunidades quando fizermos a transição?
Podemos trabalhar com essas comunidades de forma criativa? Porque já não se trata apenas de consciencialização – é necessário colaborar com as comunidades locais para perceber como gostariam de realizar a transição.
É interessante notar que algumas comunidades, quando enfrentam a perda de uma grande unidade industrial, conseguem reinventar-se de forma criativa e encontrar um novo setor de atividade, enquanto outras não conseguem e acabam por entrar em declínio.
Porque é que isso acontece? Como podemos trabalhar com essas comunidades para perceber o que realmente querem e o que é essencial para elas?
Como podemos implementar políticas que apoiem essas transições?
Nos Estados Unidos, parte da legislação recente tem focado os incentivos para tecnologias como os veículos elétricos, com exigências de que uma parte substancial dos componentes seja produzida no país. Isso significa que os EUA estão a construir fábricas de baterias para veículos elétricos e a considerar o reinício de operações mineiras que foram encerradas no passado.
Assim, como podemos garantir não só a criação dos empregos necessários para suportar a transição, mas também apoiar a transição das pessoas que vivem nestas regiões?
MITTRPT: Como o governo pode auxiliar a aceleração da transição energética e ajudar neste momento?
RA: Primeiro de tudo, descobri que o nosso governo é, de qualquer forma, um cliente significativo para as análises que fazemos sobre impactos locais.
Por exemplo, uma das primeiras políticas consideradas para lidar com as alterações climáticas é a introdução de um imposto ou taxa sobre o carbono. Nos Estados Unidos, esta proposta nunca avançou significativamente no processo legislativo. Tenho esperança de que, eventualmente, possamos reconsiderá-la.
Um dos aspetos mais interessantes do trabalho desenvolvido pelo MIT é a capacidade de realizar análises locais muito detalhadas. Podemos, por exemplo, avaliar o impacto de um imposto sobre o carbono a nível de uma unidade censitária (que, nos EUA, corresponde a áreas com cerca de 4 mil habitantes), e comparar as diferenças de impacto entre essas regiões.
Se houvesse uma taxa de carbono aplicada a nível nacional, qual seria o impacto numa comunidade do interior dos EUA em comparação com uma grande área urbana na costa leste ou oeste?
E acontece que, dependendo de como restituímos esse imposto ou preço ao público, esse impacto pode ser pior ou melhor no meio do país em comparação com a costa.
Percebemos também que os comités do Congresso demonstram grande interesse em compreender os impactos de diferentes políticas climáticas nas várias comunidades do país. Isso não é surpreendente, pois são essas comunidades que elegem os seus representantes, e os políticos precisam de atender às suas preocupações. No entanto, este nível de interesse e consciência não existia no passado. Nos últimos quatro ou cinco anos, esta questão ganhou bastante relevância.
No final das contas, acredito que os governos terão de encontrar formas de implementar um preço para o carbono que seja justo entre as diferentes regiões do mundo.
Há discussões sobre mecanismos de ajustamento de carbono na fronteira, e a União Europeia parece estar a liderar esse processo no momento. Mas isto remete para o que mencionei anteriormente: o grande responsável pelas alterações climáticas é o CO₂.
Quando queimamos combustíveis fósseis para gerar energia ou alimentar processos industriais, a solução mais barata continua a ser libertar o CO₂ na atmosfera em vez de capturá-lo e armazená-lo.
A menos que estabeleçamos um preço para o carbono, não teremos incentivos suficientes para que a indústria e o mercado desenvolvam soluções economicamente viáveis.
A criação de um sistema de precificação de carbono traria enormes benefícios para a economia global e ajudaria a incentivar as empresas a adotarem as melhores práticas, recompensando-as quando agem corretamente.
MITTRPT: A crise climática é um problema global. Como podemos envolver mais pessoas, governos, empresas e líderes neste debate?
RA: Algumas medidas podem ser adotadas, como a implementação de um preço para o carbono. Acredito que, a nível político, é essencial que os governos de todo o mundo se unam para estabelecer um modelo de precificação das emissões. Dessa forma, independentemente de onde estivermos no mundo, seremos incentivados a reduzir as emissões e a investir em tecnologias de baixo carbono. Este é um mecanismo fundamental.
Além disso, outro fator extremamente relevante é a troca de ideias a nível global. Uma das coisas que mais aprecio nas universidades, especialmente numa instituição como o MIT, é que são espaços de intenso intercâmbio de conhecimento. Pessoas de todo o mundo passam por aqui, trazendo diferentes perspetivas sobre problemas, tecnologias, políticas e oportunidades de desenvolvimento.
Amanda Mira