Colaboração entre GE Aerospace, Boeing e NASA acelera o futuro da aviação
Superfãs da tecnologia e do combustível sustentável de aviação (SAF), se unem. Ambos são necessários para que a indústria da aviação caminhe em direção a menores emissões de CO2.
No lado do SAF (Sustainable Aviation Fuel, em inglês), o combustível de aviação alternativo tem o potencial de substituir o combustível à base de petróleo, reduzindo as emissões de CO2 em sua produção. O SAF* também tem o potencial de causar o maior impacto na redução das emissões do setor para atingir a “emissão zero” até 2050.
No lado da tecnologia, aeronaves e turbinas mais eficientes em termos de combustível podem reduzir o consumo do querosene da aviação convencional e SAF, também desempenhando um papel fundamental.
De acordo com os grandes nomes na indústria da aviação dos EUA, os dois setores precisarão se unir urgentemente, visto que os voos contribuem atualmente com cerca de 2% das emissões globais de CO2.
“Acho que todos nós teremos que ser muito dedicados se quisermos atingir a meta de 2050”, disse Joseph Connolly, engenheiro aeroespacial do Centro de Pesquisa John H. Glenn da NASA. “A meta de emissão zero até 2050 vai ser difícil, desafiadora e vai exigir esforço de todos nós.”
Christine Andrews, líder executiva de sistemas elétricos híbridos da GE Aerospace, e Joseph Connolly, engenheiro aeroespacial do Centro de Pesquisa John H. Glenn da NASA, no Congresso de Futuros de Aviação Sustentável da América do Norte de 2022. Crédito da imagem: Sustainable Aviation Futures. A turbina GEnx concluiu recentemente os testes em terra com 100% de combustível sustentável de aviação (SAF), em um Boeing 787–10 em colaboração com a NASA. Testes como esses ajudam a aumentar a compreensão do SAF e como ele pode impactar positivamente a qualidade do ar em comparação com o combustível de aviação convencional. Crédito da imagem: Boeing.
Recentemente, Connolly estava entre os palestrantes do Congresso do Futuro da Aviação Sustentável da América do Norte (Sustainable Aviation Futures Congress North America) em San Francisco nos EUA, um encontro de fabricantes de equipamentos, incluindo a GE Aerospace e a Boeing, produtores de combustível, associações da indústria, agências governamentais como a NASA e outros.
O que está claro é que, embora tanto o SAF quanto as novas tecnologias tenham um tremendo potencial, elas também enfrentam grandes desafios.
Procura-se: Mais capacidade de produção de SAF
Atualmente, a produção de SAF está crescendo, mas é limitada, com uma produção atualmente inferior a 1% da demanda global de combustível para aviação. Ainda assim, os palestrantes insistiram em que a indústria da aviação não pode avançar em direção às suas metas de descarbonização sem o SAF, e de fato muito progresso já foi feito.
Por mais de uma década, a Boeing e a GE Aerospace realizaram várias demonstrações de voo com o SAF. Este trabalho inclui o primeiro voo de demonstração comercial de biocombustível da indústria, em 2008, usando um Boeing 747 da Virgin Atlantic com turbinas CF6 da GE; o primeiro voo comercial com 100% de SAF nas duas turbinas, no 2018 Boeing ecoDemonstrator, um Boeing 777 da FedEx Express com turbinas GE90; e o primeiro voo experimental de passageiros com 100% de SAF em uma das turbinas, em 2021, usando um Boeing 737 MAX 8 da United Airlines com motores CFM LEAP*.
*Todas as turbinas da GE Aerospace e da CFM International podem operar com misturas de SAF atualmente aprovadas, que podem ser feitas de material à base de plantas, gorduras, óleos e graxas, álcoois, fluxos de resíduos, CO2 capturado e outras matérias-primas alternativas. O SAF tem a mesma composição química que o combustível de aviação mais comumente utilizado hoje. A principal diferença é que, em vez de ser produzido a partir de fontes fósseis, o SAF é produzido a partir de fontes mais renováveis. O uso de matérias-primas e processos alternativos reduz as emissões de CO2 do ciclo de vida durante a produção, processamento e distribuição em comparação com os combustíveis fósseis.
Além disso, todos os SAF aprovados hoje são drop-in, sendo capazes de substituir o combustível de jato convencional, não exigindo alterações no equipamento da aeronave ou na infraestrutura de abastecimento para isso.
Mais recentemente, através do programa ecoDemonstrator da Boeing e em parceria com a NASA, a combustão do SAF foi testada quanto ao seu impacto nas emissões de partículas. O primeiro avião a passar por este teste foi o 2021 Boeing ecoDemonstrator, um 737–9 da Alaska Airlines com turbinas CFM LEAP-1B. No ano passado, as equipes da Boeing e da NASA realizaram testes em terra de emissões de um Boeing 787 equipado com motor GEnx operando com 50% de drop-in e 100% de SAF sem drop-in.
Sheila Remes, vice-presidente de sustentabilidade ambiental da Boeing. Crédito da imagem: Sustainable Aviation Futures.
“Precisamos de combustíveis sustentáveis”, disse Sheila Remes, vice-presidente de sustentabilidade ambiental da Boeing. “É difícil diminuir o ritmo da aviação. As pessoas querem viajar, mas precisamos fazer isso com responsabilidade. O uso de combustível sustentável de aviação é fundamental para o que precisamos fazer para permitir o crescimento das viagens — nosso foco é mudar a fonte de energia e continuar a inovar em aviões mais eficientes”.
Um voo mais elétrico
No lado da tecnologia, o grande desafio é desenvolver novos métodos revolucionários para reduzir as emissões de CO2 mais do que qualquer inovação em propulsão já realizada.
Uma abordagem promissora: mais voos elétricos A NASA, a Boeing e a GE Aerospace também se uniram para estudar o voo comercial elétrico híbrido por meio do projeto Electrified Powertrain Flight Demonstration (EPFD).
A NASA e a GE Aerospace estão avançando no desenvolvimento de um motor de força integrado elétrico e híbrido, com planos de testá-lo em voo ainda nesta década usando um Saab 340B e as turbinas turboélice CT7 da GE. A Boeing e sua subsidiária Aurora Flight Sciences modificarão o avião e realizarão serviços de integração de sistemas e testes de voo. Esse esforço inclui fabricação de nacele, design e software de interface de convés de voo, análise de desempenho em nível de aeronave e integração de sistemas.
“Se vamos queimar combustíveis como Jet A, SAF, hidrogênio, ou se vamos usar baterias ou células de combustível, a eletrificação dos subsistemas e outros componentes dentro do sistema, a propulsão dessas aeronaves será mais elétrica no futuro”, disse Connolly.
As tecnologias de propulsão elétrica híbrida podem ajudar a melhorar o desempenho do motor, reduzindo o uso de combustível e as emissões. Além disso, essas tecnologias elétricas híbridas são compatíveis com combustíveis alternativos, como SAF ou hidrogênio, e com arquiteturas avançadas de turbinas, como ventiladores abertos.
“Na verdade, é um prazer para um engenheiro ter um novo cenário de desenvolvimento de tecnologia, tanto no sistema elétrico híbrido real quanto no entorno, como certificação, aeronavegabilidade, qualidade, eletrônica de potência e componentes que nunca usamos antes”, disse Christine Andrews, líder executiva de sistemas elétricos híbridos da GE Aerospace.
“É um momento muito emocionante para avançar neste espaço e estamos muito animados em fazê-lo junto com nossos parceiros da indústria, a NASA e a Boeing”, disse Andrews.
A GE Aerospace não está apenas desenvolvendo sistemas de turbinas elétricas híbridas através da EPFD, mas também está buscando demonstrar a capacidade elétrica híbrida e outras tecnologias por meio do programa RISE da CFM, em colaboração com a Safran Aircraft Engines. O objetivo do Programa CFM RISE é desenvolver tecnologias que permitam que um futuro motor atinja um consumo pelo menos 20% menor de combustível e 20% menos emissões de CO2 em comparação com as turbinas mais eficientes de hoje.
Com qualquer abordagem — SAF, tecnologia ou outras — será necessário trabalhar com os setores da indústria para tornar possível a meta de alcançar a emissão zero até 2050.
“Continuamos a inovar. Isso é o que a aviação faz”, disse Remes. “Vamos aprender sobre energia e tecnologias, vamos testá-las e vamos garantir que sejam seguras.”
*As turbinas CFM LEAP são um produto da CFM International, uma empresa conjunta 50–50 entre a GE e a Safran Aircraft Engines.