Nos últimos anos, o mundo tem vindo a abandonar amplamente os debates sobre a necessidade de reduzir as emissões de carbono e a concentrar-se mais na ação – o desenvolvimento, a implementação e a implementação de medidas tecnológicas, econômicas e políticas para estimular a escala de reduções necessárias até meados século. Essa foi a mensagem que Robert Stoner, diretor interino da Iniciativa Energética do MIT (MITEI), transmitiu nos seus comentários de abertura na Conferência Anual de Investigação do MITEI de 2023.

Os participantes da conferência de dois dias incluíram professores, pesquisadores, líderes industriais e financeiros, funcionários do governo e estudantes, bem como mais de 50 participantes online de todo o mundo.

“Estamos em um ponto de inflexão extraordinário. Temos esta janela estreita de tempo para mitigar os piores efeitos das mudanças climáticas, transformando todo o nosso sistema energético e economia”, disse Jonah Wagner, estrategista-chefe do Escritório de Programas de Empréstimos do Departamento de Energia dos EUA (DOE), em um dos discursos da conferência. discursos principais.

No entanto, as soluções existem, disse ele. “A maioria das tecnologias que precisamos de implementar para nos mantermos próximos da meta internacional de aquecimento de 1,5 graus Celsius estão comprovadas e prontas para serem utilizadas”, disse ele. “Temos mais de 80% das tecnologias que precisaremos até 2030 e pelo menos metade das tecnologias que precisaremos até 2050.”

Por exemplo, Wagner referiu-se à central nuclear avançada recém-comissionada perto de Augusta, na Geórgia – o primeiro novo reator nuclear construído nos Estados Unidos numa geração, parcialmente financiado através de empréstimos do DOE. “Será a maior fonte de energia limpa da América”, disse ele. Embora a implementação de todas as tecnologias necessárias nos Estados Unidos até meados do século custe cerca de 10 biliões de dólares, ou cerca de 300 mil milhões de dólares por ano, a maior parte desse dinheiro virá do sector privado, disse ele.

Enquanto os Estados Unidos enfrentam o que ele descreve como “um tsunami de produção distribuída de energia”, um exemplo importante da estratégia necessária para avançar, disse ele, é encorajar o desenvolvimento de centrais elétricas virtuais (VPPs). A rede elétrica dos EUA está a crescer, disse ele, e adicionará 200 gigawatts de pico de procura até 2030. Mas em vez de construir novas e grandes centrais elétricas para satisfazer essa necessidade, grande parte do aumento pode ser acomodado por VPPs, disse ele – que são “agregações de recursos energéticos distribuídos, como energia solar em telhados com baterias, como veículos elétricos (EV) e carregadores, como aparelhos inteligentes, cargas comerciais e industriais na rede que podem ser utilizadas em conjunto para ajudar a equilibrar a oferta e a procura, tal como uma central elétrica tradicional. ” Por exemplo, ao alterar o horário de procura para algumas aplicações onde o tempo não é crítico, como recarregar VEs tarde da noite, em vez de logo após chegar a casa do trabalho, quando a procura pode estar no pico, a necessidade de energia de pico extra pode ser aliviada.

Esses programas “oferecem uma ampla gama de benefícios”, incluindo acessibilidade, fiabilidade e resiliência, descarbonização e redução de emissões. Mas a implementação de tais sistemas em larga escala requer alguma ajuda inicial, explicou ele. O pagamento para os consumidores se inscreverem em programas que permitem tais ajustes de tempo “é a maior parte do custo” do estabelecimento de VPPs, diz ele, “e isso significa que a maior parte do dinheiro gasto em VPPs volta para os bolsos dos consumidores americanos”. Mas para que isso aconteça, é necessária uma padronização das operações de VPP “para que não recriemos a roda cada vez que implantamos um piloto ou um esforço com uma concessionária”.

A outra oradora principal da conferência, Anne White, vice-reitora e vice-presidente associada para administração de investigação no MIT, citou inundações recentes devastadoras, incêndios florestais e muitas outras crises climáticas extremas em todo o mundo que foram exacerbadas pelas alterações climáticas. “Vimos de inúmeras maneiras que as preocupações energéticas e as preocupações climáticas são a mesma coisa”, disse ela. “Portanto, devemos desenvolver e dimensionar urgentemente soluções de baixo carbono e zero carbono para evitar o aquecimento futuro. E devemos fazê-lo com uma abordagem prática e baseada em sistemas que considere a eficiência, a acessibilidade, a equidade e a sustentabilidade na forma como o mundo irá satisfazer as suas necessidades energéticas.”

White acrescentou que no MIT “estamos mobilizando tudo”. As pessoas no MIT sentem um forte sentido de responsabilidade ao lidar com estas questões globais, disse ela, “e penso que é porque acreditamos que temos ferramentas que podem realmente fazer a diferença”.

Entre as tecnologias promissoras específicas que surgiram dos laboratórios do MIT, destacou ela, está o rápido desenvolvimento da tecnologia de fusão que levou à empresa spin-off do MIT, Commonwealth Fusion Systems, que pretende construir uma unidade de demonstração de um reator de energia de fusão prático até o final da década. . Isso é o resultado de décadas de investigação, enfatizou ela – o tipo de trabalho arriscado na fase inicial que apenas os laboratórios acadêmicos, com a ajuda de subsídios governamentais, podem realizar.

Por exemplo, ela referiu os mais de 200 projetos aos quais o MITEI forneceu fundos iniciais de 150.000 dólares cada durante dois anos, totalizando mais de 28 milhões de dólares até à data. Esse apoio inicial é “uma parte fundamental para produzir o tipo de inovação transformadora que sabemos que todos precisamos”. Além disso, The Engine do MIT também ajudou a lançar não apenas a Commonwealth Fusion Systems, mas também a Form Energy, uma empresa que está construindo uma fábrica na Virgínia Ocidental para fabricar baterias avançadas de ferro-ar para armazenamento de energia renovável, e muitas outras.

Seguindo o tema de apoio à inovação inicial, a conferência contou com dois painéis que serviram para destacar o trabalho de estudantes e ex-alunos e das suas startups relacionadas com a energia. Primeiro, um showcase de startups, moderado por Catarina Madeira, diretora do Startup Exchange do MIT, contou com apresentações sobre sete empresas spinoff recentes que estão desenvolvendo tecnologias de ponta que surgiram da pesquisa do MIT. Estes incluíam:

Aeroshield, desenvolvendo um novo tipo de janela altamente isolada usando um material aerogel exclusivo;

Sublime, que está desenvolvendo um concreto de baixas emissões;

Found Energy, desenvolvendo uma forma de usar alumínio reciclado como combustível;

Veir, desenvolvendo linhas de energia supercondutoras;

Emvolom, desenvolvendo combustíveis verdes baratos a partir de gases residuais;

Boston Metal, desenvolvendo processos de produção de baixas emissões para aço e outros metais;

Carbon Recycling International, produzindo combustível barato de hidrogênio e gás de síntese.

Mais tarde na conferência, uma “competição de estudantes” contou com apresentações de 11 estudantes que descreveram os resultados de projetos de energia nos quais estiveram trabalhando no verão passado. Os projetos foram tão diversos como a análise da oposição aos parques eólicos no Maine, a melhor forma de alocar estações de carregamento de veículos elétricos, a otimização da produção de bioenergia, a reciclagem do lítio das baterias, o incentivo à adoção de bombas de calor e a análise de conflitos sobre a localização dos projetos de energia. Os participantes votaram na qualidade das apresentações dos alunos, e a estudante de engenharia elétrica e ciência da computação Tori Hagenlocker foi declarada vencedora do primeiro lugar por sua palestra sobre a adoção de bombas de calor.

Os alunos também participaram pela primeira vez da conferência: um painel de discussão entre cinco alunos atuais ou recentes, dando sua perspectiva sobre as questões e prioridades energéticas atuais e como estão trabalhando para tentar fazer a diferença. Andres Alvarez, recém-formado em engenharia nuclear, descreveu seu trabalho com uma startup focada em identificar e apoiar ideias em estágio inicial com potencial. A estudante de pós-graduação Dyanna Jaye, de estudos urbanos e planejamento, falou sobre seu trabalho ajudando a lançar um grupo chamado Movimento Sunrise para tentar impulsionar as mudanças climáticas como uma prioridade máxima para o país, e seu trabalho ajudando a desenvolver o New Deal Verde.

Peter Scott, um estudante graduado em engenharia mecânica que está a estudar a produção de hidrogênio verde, falou da necessidade de uma “eliminação progressiva muito drástica e rápida dos atuais combustíveis fósseis existentes” e de uma interrupção no desenvolvimento de novas fontes. Amar Dayal, candidato a MBA na MIT Sloan School of Management, falou sobre a interação entre tecnologia e política, e o papel crucial que legislação como a Lei de Redução da Inflação pode ter ao permitir que novas tecnologias energéticas cheguem à comercialização. E Shreyaa Raghavan, estudante de doutorado no Instituto de Dados, Sistemas e Sociedade, falou sobre a importância das abordagens multidisciplinares para questões climáticas, incluindo o importante papel da ciência da computação. Ela acrescentou que o MIT tem um bom desempenho nisso em comparação com outras instituições, e “a sustentabilidade e a descarbonização são um pilar em muitos dos diferentes departamentos e programas que existem aqui”.

Alguns beneficiários recentes de subvenções do Fundo Semente do MITEI relataram o seu progresso num painel de discussão moderado pela Diretora Executiva do MITEI, Martha Broad. O beneficiário da subvenção inicial, Ariel Furst, professor de engenharia química, destacou que o acesso à eletricidade está muito concentrado no Norte global e que, no geral, uma em cada 10 pessoas em todo o mundo não tem acesso à eletricidade e cerca de 2,5 mil milhões de pessoas “dependem de combustíveis sujos”. para aquecer as suas casas e cozinhar os seus alimentos”, com impactos tanto na saúde como no clima. A solução que seu projeto está desenvolvendo envolve o uso de moléculas de DNA combinadas com catalisadores para converter passivamente o dióxido de carbono capturado em etileno, uma matéria-prima química e combustível amplamente utilizado. Kerri Cahoy, professora de aeronáutica, descreveu seu trabalho em um sistema para monitorar emissões de metano e condições de linhas de energia usando sensores baseados em satélite. Ela e sua equipe descobriram que as linhas de energia muitas vezes começam a emitir frequências de rádio de banda larga detectáveis muito antes de realmente falharem de uma forma que possa provocar incêndios.

Admir Masic, professor associado de engenharia civil e ambiental, descreveu o trabalho de mineração do oceano em busca de minerais como o hidróxido de magnésio para serem usados na captura de carbono. O processo pode transformar o dióxido de carbono em material sólido que é estável ao longo dos tempos geológicos e potencialmente utilizável como material de construção. Kripa Varanasi, professor de engenharia mecânica, disse que ao longo dos anos o financiamento inicial do MITEI ajudou alguns de seus projetos que “se tornaram empresas iniciantes, e alguns deles estão prosperando”. Ele descreveu o trabalho em andamento em um novo tipo de eletrolisador para produção de hidrogênio verde. Ele desenvolveu um sistema usando superfícies que atraem bolhas para aumentar a eficiência de biorreatores que geram combustível de hidrogênio.

Uma série de painéis de discussão ao longo dos dois dias abrangeu uma série de tópicos relacionados com tecnologias e políticas que poderiam fazer a diferença no combate às alterações climáticas. Do lado tecnológico, um painel liderado por Randall Field, diretor executivo do Future Energy Systems Center do MITEI, analisou processos industriais grandes e difíceis de descarbonizar. Antoine Allanore, professor de metalurgia, descreveu o progresso no desenvolvimento de processos inovadores para a produção de ferro e aço, entre as commodities mais utilizadas no mundo, de uma forma que reduz drasticamente as emissões de gases de efeito estufa. Greg Wilson, da JERA Americas, descreveu o potencial da amônia produzida a partir de fontes renováveis para substituir o gás natural em usinas de energia, reduzindo bastante as emissões. Yet-Ming Chiang, professor de ciência e engenharia de materiais, descreveu maneiras de descarbonizar a produção de cimento usando um novo processo de baixa temperatura. E Guiyan Zang, cientista pesquisador do MITEI, falou dos esforços para reduzir a pegada de carbono da produção de etileno, um importante produto químico industrial, usando um processo eletroquímico.

Outro painel, liderado por Jacopo Buongiorno, professor de ciência e engenharia nuclear, explorou o futuro brilhante da expansão da energia nuclear, incluindo novos reatores pequenos e modulares que estão finalmente a emergir para demonstração comercial. “Pela primeira vez realmente aqui nos EUA em pelo menos uma década e meia, há muito entusiasmo, muita atenção em relação à energia nuclear”, disse Buongiorno. A energia nuclear produz atualmente 45 a 50 por cento da eletricidade livre de carbono do país, disseram os painelistas, e com a primeira nova central nuclear em décadas em funcionamento, o cenário está preparado para um crescimento significativo.

A captura e o sequestro de carbono foram o tema de um painel liderado por David Babson, diretor executivo do programa Climate Grand Challenges do MIT. Os professores do MIT Betar Gallant e Kripa Varanasi e os representantes da indústria Elisabeth Birkeland da Equinor e Luc Huyse da Chevron Technology Ventures descreveram um progresso significativo em várias abordagens para recuperar dióxido de carbono das emissões de usinas de energia, do ar e do oceano, e convertê-lo em combustíveis , materiais de construção ou outras mercadorias valiosas.

Alguns painéis de discussão também abordaram o lado financeiro e político da questão climática. Um painel sobre as implicações geopolíticas da transição energética foi moderado pelo Vice-Diretor de Política do MITEI, Christopher Knittel, que disse que “energia sempre foi sinônimo de geopolítica”. Ele disse que à medida que as preocupações mudam de onde encontrar o petróleo e o gás para onde estão o cobalto, o níquel e outros elementos que serão necessários, “não estamos apenas preocupados com a localização dos depósitos de recursos naturais, mas também vamos estar cada vez mais preocupado com a forma como os governos estão a incentivar a transição” para o desenvolvimento desta nova combinação de recursos naturais. A palestrante Suzanne Berger, professora do Instituto, disse que “estamos agora em um momento de abertura e oportunidade únicas para a criação de um novo sistema de produção americano”, que seja muito mais eficiente e produza menos carbono.

Um painel tratou da perspectiva do investidor sobre as possibilidades e armadilhas das tecnologias energéticas emergentes. A moderadora Jacquelyn Pless, professora assistente do MIT Sloan, disse “há muito impulso agora neste espaço. É um momento realmente propício para investir”, mas os riscos são reais. “São necessários toneladas de investimento em algumas tecnologias muito grandes e incertas.”

O papel que as grandes empresas estabelecidas podem desempenhar na liderança de uma transição para energias mais limpas foi abordado por outro painel. O moderador JJ Laukatis, diretor de serviços aos membros do MITEI, disse que “a escala desta transformação é enorme e também será muito diferente de tudo o que vimos no passado. Teremos de ampliar novas tecnologias e sistemas complexos em todos os níveis, desde o hidrogênio aos veículos elétricos e à rede elétrica, a taxas que nunca fizemos antes.” E fazê-lo exigirá um esforço concertado que inclua a indústria, bem como o governo e o meio acadêmico.