Sustentabilidade, nexus água-energia e escassez de recursos
Se a promoção da eficiência de água ou energia isoladamente é uma perspetiva por si válida, muito melhor é a de explorar todas as suas interdependências de modo a reduzir o seu uso de forma holística.
A água e a energia são possivelmente os dois recursos físicos mais importantes para o funcionamento da sociedade. Curiosamente, a disponibilidade de água e energia de forma sustentável tem sido substancialmente afetada pelos acontecimentos mais recentes da nossa história, falando em concreto da subida astronómica dos preços de cada uma das fontes de energia e a seca que se tem verificado em muitos países nos anos de 2022 e 2023.
No âmbito do meu doutoramento, desenvolvido no âmbito dos projetos do ISQ, em colaboração com o Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA) e o Instituto Superior Técnico, eu e a minha equipa criámos dois ativos importantes. Um mais abstrato que é o conceito de “sistemas de integração de água e energia” (SIAE), e outro mais concreto, uma ferramenta computacional, a que foi dado o nome de ThermWatt.
Para explicar o conceito de SIAE de forma breve, vou dar um exemplo genérico. Uma fábrica contém um certo número de processos de combustão e processos utilizadores de água. Enquanto os processos de combustão instalados em linhas de produção de uma fábrica usam um determinado combustível (como gás natural) e retornam correntes de exaustão (que podem ser consideradas correntes de energia residual), os processos utilizadores de água consomem este recurso de modo a remover substâncias consideradas contaminantes (por exemplo, sais).
A ideia fundamental dos SIAE é, aplicando o conceito de economia circular, verificar como as correntes residuais de água e energia destes processos podem ser recirculadas (recicladas ou reutilizadas) de modo que as necessidades de consumo totais de cada um destes recursos sejam diminuídas. A promoção desta recirculação implica a implementação de diversas tecnologias, tais como as de recuperação de calor, tratamento de água (contemplando a dessalinização), armazenamento de energia (no caso de existirem processos de combustão intermitentes) e recuperação de energia de correntes de água (como é o caso da eletrólise para produção de hidrogénio que pode ser utilizado como combustível alternativo ao gás natural).
Um gémeo digital
O ThermWatt, por sua vez, consiste num gémeo digital dos SIAE a serem instalados na vida real, subsistindo em vários modelos de simulação dos fenómenos físicos e otimização da recirculação de água e energia. O objetivo é criar cenários de forma virtual para um mesmo caso, analisando diferentes tecnologias e o processamento de diferentes recirculações, de modo que no final seja apurado um cenário ótimo.
Com o uso das capacidades do ThermWatt, é então possível gerar um serviço de engenharia especializado, inovador e facilitador da realização de projetos por parte do pessoal técnico em cada uma das fases de projeto (em termos de tempo de comissionamento e apuramento de viabilidade económica e ambiental).
Como um gémeo digital criado à medida da sustentabilidade, o ThermWatt pretende ser uma iniciativa que, aplicando o conceito de SIAE, revolucionará o modo como a escassez de recursos no presente e no futuro pode ser gerida.
O autor escreve segundo o novo acordo ortográfico
Aluno de doutoramento em Sistemas Sustentáveis de Energia no Instituto Superior Técnico, investigador no ISQ – Instituto de Soldadura e Qualidade
