O Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia e a Universidade LUT concluíram um projeto de pesquisa de três anos sobre captura e utilização de carbono. O projeto investigou diferentes tecnologias para produzir matérias-primas renováveis para plásticos a partir de dióxido de carbono e hidrogênio verde. A energia renovável, a economia do hidrogênio e as emissões biogênicas de dióxido de carbono da indústria florestal representam oportunidades significativas para novas indústrias sustentáveis.
O projeto de pesquisa Forest CUMP, do VTT e da Universidade LUT, investigou como o dióxido de carbono biogênico da indústria florestal e da incineração de resíduos pode ser capturado e convertido em produtos de alto valor agregado, como polipropileno e polietileno. Essas são matérias-primas para os tipos mais comuns de plásticos usados no dia a dia, cuja produção atualmente depende principalmente de fontes fósseis.
“Investigamos, por meio de atividades-piloto e modelagem, como a cadeia de recuperação do dióxido de carbono biogênico pode ser adaptada às plantas petroquímicas existentes e à produção dos principais plásticos básicos. Para substituir rapidamente e em grande escala as matérias-primas fósseis por renováveis, as tecnologias precisam ser adaptadas às instalações de produção atuais”, afirma Juha Lehtonen, professor de pesquisa do VTT.
Por exemplo, os equipamentos usados para separar hidrocarbonetos são investimentos caros e de longo prazo. Portanto, faz sentido adaptar os processos de matérias-primas renováveis ao maquinário industrial já disponível.
“Nossa pesquisa mostrou que o processo Fischer-Tropsch de baixa temperatura é uma alternativa tecnicamente e economicamente promissora para a produção de polímeros renováveis como polietileno e polipropileno. Podemos usar a nafta de Fischer-Tropsch diretamente nos processos petroquímicos existentes como matéria-prima para os plásticos mencionados, sem grandes investimentos adicionais nas unidades atuais (por exemplo, destilação, separação ou craqueamento a vapor). Produzir os hidrocarbonetos necessários por rotas alternativas, como metanol ou o processo Fischer-Tropsch de alta temperatura, exigiria investimentos caros em instalações de produção”, explica Lehtonen.
Infraestrutura energética e de hidrogênio da Finlândia está bem posicionada
A Finlândia possui reservas significativas de dióxido de carbono biogênico que podem ser utilizadas para substituir as matérias-primas fósseis. Esse potencial se baseia em grandes fontes individuais de dióxido de carbono de base biológica, como as instalações da indústria florestal, que são relativamente fáceis de explorar. Esse tipo de fonte renovável é raro fora dos países nórdicos na Europa.
“A captura do dióxido de carbono proveniente da madeira oferece uma oportunidade significativa para a Finlândia construir novas cadeias de valor industrial enquanto reduz simultaneamente o uso de matérias-primas fósseis. O trabalho experimental e os testes realizados no âmbito do projeto Forest CUMP fornecem informações valiosas sobre o potencial do dióxido de carbono como matéria-prima para plásticos”, afirma Kaija Pehu-Lehtonen, gerente do projeto de captura de carbono do grupo Metsä.
Além de uma oferta estável, em larga escala e durante todo o ano de CO₂ biogênico, a infraestrutura energética e de hidrogênio da Finlândia está bem preparada para apoiar o uso crescente de fontes renováveis e do hidrogênio. Com a transição para longe dos produtos fósseis, um dos principais desafios será garantir um fornecimento adequado de hidrogênio verde. A infraestrutura energética finlandesa oferece um bom potencial para a produção em larga escala de hidrogênio verde por meio da eletrólise da água usando energia renovável.
Segundo pesquisa do VTT, converter 10 milhões de toneladas (Mt) de CO₂ biogênico em produtos renováveis exigiria cerca de 60 TWh de eletricidade renovável (o consumo anual de eletricidade da Finlândia é de aproximadamente 85 TWh). Por exemplo, processar 10 Mt de CO₂ e 1 Mt de hidrogênio resultaria em cerca de 3 Mt de diesel, o equivalente ao consumo anual total da Finlândia. A Finlândia possui cerca de 30 Mt/ano de grandes fontes de CO₂ de base biológica (mais de 0,1 Mt/ano cada), o que significa que o país já possui as matérias-primas e a infraestrutura necessárias para uma produção em escala industrial.
Em vez de focar em combustíveis, o projeto Forest CUMP explorou a possibilidade de capturar o CO₂ de origem biológica em produtos poliméricos duráveis.
Ecossistema de negócios cobre a cadeia do CO₂ até os produtos plásticos
O projeto Forest CUMP reuniu parceiros comerciais e pesquisadores para enfrentar grandes desafios do futuro. A Borealis, fornecedora de soluções avançadas e sustentáveis em poliolefinas, é uma das empresas participantes do projeto. O Forest CUMP faz parte do programa SPIRIT da Borealis, que promove a transição verde da indústria de plásticos.
“Este importante projeto de desenvolvimento apoia a transição para soluções renováveis na indústria de plásticos. Em nossa visão, o carbono de base biológica pode ser incorporado em produtos plásticos duráveis, como revestimentos e isolamentos para cabos elétricos, diferentes aplicações de tubos ou embalagens recicláveis. A rota identificada na pesquisa torna isso tecnicamente viável, mas o uso comercial em larga escala ainda exige maior demanda por soluções renováveis e avanços nas tecnologias da economia do hidrogênio”, diz Ismo Savallampi, gerente responsável por projetos de pesquisa sobre matérias-primas renováveis na Borealis.
“A Finlândia tem um enorme potencial para se tornar líder na Europa na utilização do CO₂ biogênico. Todos os anos, cerca de 30 milhões de toneladas de CO₂ biogênico são geradas no país. Se forem capturadas e convertidas em produtos de valor, isso pode posicionar a Finlândia como uma grande produtora e exportadora de produtos químicos, polímeros e combustíveis de transporte à base de dióxido de carbono e hidrogênio”, resume Juha Lehtonen, do VTT.
Resumo do processo estudado no projeto Forest CUMP:
- O projeto de pesquisa mapeou toda a cadeia de produção desde a captura de CO₂ até a produção de etileno e propeno.
- A cadeia começa com a recuperação do CO₂, onde o gás diluído da chaminé (10-15%) é purificado e enriquecido para cerca de 95% de CO₂.
- A tecnologia de captura foi desenvolvida pela CarbonReuse Finland, Ekotuhka Oy e Universidade LUT.
- O VTT converteu o CO₂ recuperado e enriquecido em hidrocarbonetos, com o objetivo de maximizar os rendimentos de etileno e propeno.
- O etileno e o propeno são matérias-primas para o polietileno e o polipropileno. A produção nessa etapa já foi demonstrada no Bioruukki do VTT usando CO₂ de chaminé local.
- No futuro, a tecnologia poderá ser usada em locais onde o CO₂ biogênico é produzido, como plantas da indústria florestal.
Site do projeto: https://www.forestcu2mp.fi/
O projeto Forest CUMP, financiado pela Business Finland, faz parte do ecossistema Veturi da instituição, que desenvolve soluções voltadas ao desenvolvimento sustentável e à neutralidade de carbono nacional em parceria com grandes empresas finlandesas. O projeto teve início em agosto de 2022 e foi concluído em março de 2025. Entre as empresas envolvidas estão Borealis, Neste e ABB, além de Metsä Spring, Kemira, Vantaa Energy, Stora Enso, Ekotuhka Oy, Carbonreuse Finland, Fortum Waste Solutions Oy e Essity. Além do VTT, a Universidade LUT é parceira de pesquisa.
