Um voo do etanol à eletricidade

O Brasil começa a desenvolver a tecnologia que pode levar os aviões elétricos para o agronegócio


Edição 18 - 30.03.20

Por Tiago Dupim

Um dos grandes desafios da indústria aeronáutica neste século é encontrar alternativas para o combustível de aviação. Enquanto empresas da Europa e dos Estados Unidos já voam movidos parcialmente por bioquerosene, o Brasil aguarda os movimentos da indústria, das organizações internacionais que regulam o setor e das produtoras de combustíveis para ingressar nessa área. Há nove anos ocorreu o primeiro teste de bioquerosene por aqui em um voo da TAM (hoje Latam). Azul e Gol também já realizaram experimentos com combustíveis sustentáveis. A Gol fez mais de 300 voos em 2014 com uma mistura de 4% de querosene produzido com óleo de milho junto ao combustível convencional. De lá para cá, entretanto, o tema não evoluiu.

Mas nem tudo parece estar perdido por aqui. Em junho último, a gigante Boeing anunciou um investimento de US$ 1 milhão para desenvolver biocombustíveis de aviação no Brasil. Em nota, a companhia informou que a intenção é trabalhar em conjunto com comunidades envolvidas na produção de matérias-primas que podem ser utilizadas na fabricação de combustíveis considerados mais limpos. No ano passado, a empresa já havia feito um outro investimento no setor com o mesmo valor.

Se no que se refere à pesquisa de novos biocombustíveis para aviões o Brasil ainda engatinha, em pelo menos um deles pode-se dizer que o País é pioneiro na produção comercial em larga escala: o etanol, utilizado com sucesso no avião agrícola Ipanema. A mesma aeronave já tem um novo encontro marcado com a inovação. Ela foi a escolhida pela Embraer e pela fabricante de motores WEG para testar novos propulsores movidos a baterias. Voar longos percursos com motores elétricos é um dos maiores desafios da indústria aeronáutica e o mercado do agronegócio pareceu para as empresas o cenário ideal para enfrentá-lo.

O exemplo do etanol

O uso do etanol na aviação começou nos Estados Unidos. Em 1988, pesquisadores da Baylor University começaram a desenvolver a tecnologia no avião biplano Pitts. Em 1996, a norte-americana FAA (Federal Aviation Administration) certificou um Cessna 152 de instrução para operar com combustível renovável, o etanol. Foi quando, pela primeira vez, um avião foi totalmente homologado para funcionar com combustível de aviação que não fosse oriundo do petróleo. Posteriormente, em 2000, foi a vez do avião agrícola Piper PA-25 Pawnee ser aprovado para voar duplamente com 100% de etanol e 100% de gasolina de aviação.

Não demorou muito para as primeiras unidades do Pawnee chegarem ao Brasil. “Essa tecnologia não avançou muito nos EUA, pois lá o custo da Avgas é mais baixo. Mas no Brasil o valor do etanol é bem vantajoso e, com a chegada do Ipanema, virou um sucesso absoluto”, diz Thiago Magalhães, presidente do Sindag (Sindicato Nacional das Empresas de Aviação Agrícola).

O Ipanema 202A, certificado em 2004, foi a primeira aeronave da série no mundo a voar à base de etanol. O primeiro exemplar movido a etanol foi entregue em 2005 e era, coincidentemente, o milésimo Ipanema entregue. A principal mudança era o motor de 320 HP a etanol. O reconhecimento, especialmente após a inovação e o uso do bicombustível, veio rapidamente. Em 2005, o Ipanema recebeu o Prêmio da Indústria Aeronáutica na categoria de Aviação Geral, promovido pela prestigiada revista britânica Flight International. No mesmo ano, outra importante publicação internacional, a revista norte-americana Scientific American, considerou a novidade uma das 50 invenções mais importantes do ano. No Brasil, o Ipanema foi condecorado com o Prêmio Melhores da Terra, do Grupo Gerdau.

O Ipanema no agro

Como protagonista da economia brasileira, o agronegócio estimula diversos outros setores em paralelo, entre eles o aéreo, que fomenta uma relevante parte dos cultivos no Brasil. As principais culturas que têm demandado aviões agrícolas como o Ipanema são soja, milho, algodão, cana-de-açúcar, banana, citrus, eucalipto e café. Multitarefas, a aeronave também pode ser utilizada para espalhar sementes, controlar vetores e larvas, combater incêndios e povoar rios.

Utilizado principalmente na pulverização de fertilizantes e defensivos agrícolas, o Ipanema evita perdas por amassamento na cultura e flexibiliza as operações. Ele faz parte de um mercado ainda pequeno no Brasil, pois a aviação agrícola representa apenas 3% entre as modalidades de aplicação na lavoura. Líder no segmento agrícola com 60% de participação de mercado, o Ipanema recentemente chegou ao importante marco de 1.400 unidades comercializadas desde seu lançamento, nos anos 1970.

Lançado em 2015, o modelo atual, o Ipanema 203, ganhou dois metros de envergadura de asa em relação ao anterior e hooper com capacidade 16% maior em volume. As novas tecnologias permitem a realização da pulverização com precisão submétrica, graças à implantação do altímetro a laser, ao controle de vazão e à abertura e ao fechamento automático dos bicos de pulverização por meio do sistema de DGPS – GPS diferencial.

Os winglets (pontas das asas) foram reprojetados aumentando o controle e melhorando a eficiência da pulverização, atingindo a faixa de até 24 metros. A aeronave conta também com novo sistema de ar-condicionado, cinto de segurança com airbag e cabine mais alta, com novo conceito ergonômico. As alavancas de comando e os pedais também foram modificados, com ângulos mais suaves, que permitem controles ainda mais precisos.

O baixo custo operacional do motor a etanol conquistou o mercado e, na maior parte do território brasileiro, torna a operação à gasolina desvantajosa. Hoje, basicamente só não compensa voar com etanol nos extremos das regiões Sul e Norte do Brasil.

O Ipanema movido a energia renovável tem inúmeras vantagens. Entre elas, garante mais agilidade, eficiência e produtividade. A aeronave consome em média 95 litros por hora. A gasolina de aviação pode ultrapassar os 10 reais por litro, enquanto o etanol é bem mais em conta. A redução do custo operacional pode ultrapassar os 35% dependendo da região onde opera.

Não é só uso de aviões a álcool que torna a operação no campo mais sustentável do que os veículos terrestres. Enquanto a vazão de aplicação de um trator, por exemplo, gasta, em média, 200 litros de água por hectare para diluir os defensivos agrícolas, a aeronave gasta cerca de 20 litros.

A empresa Pachu Aviação Agrícola, da cidade de Olímpia (SP), opera cinco unidades do Ipanema movido a etanol. As aeronaves atendem exclusivamente a cultura de cana-de-açúcar. Segundo Marcelo Amaral, piloto e diretor da empresa, apesar do aumento no consumo em relação à Avgas, é muito mais vantajoso operar com o biocombustível. “Além da questão do preço, tem a logística facilitada também. O etanol é possível encontrar em qualquer cidade e não preciso mandar um caminhão até o aeroporto para buscar, como no caso da gasolina da aviação”, comenta.

Uma resolução da Anac (Agência Nacional de Aviação Civil) permite aos proprietários de aviões agrícolas a pistão movidos à  Avgas fazer a conversão para o etanol. Há várias empresas homologadas para realizar esse tipo de serviço. “Até mesmo por conta da crise de abastecimento de Avgas no Brasil, muita gente converteu os aviões para etanol nos últimos meses”, conta Magalhães. Atualmente, 100% da demanda em carteira da Embraer para esse setor é de aeronaves com motor a etanol.

Futuro à eletricidade

Se depender da Embraer e da WEG (uma das líderes mundiais no segmento de motores e geradores elétricos, além de ser uma das empresas nacionais com maior número de patentes e inovações registradas), o futuro do Ipanema passa pela propulsão elétrica. Recentemente, elas assinaram um acordo de cooperação científica e tecnológica para o desenvolvimento conjunto de novas tecnologias e soluções para viabilizar motor elétrico para aeronaves.

Como em todo projeto do tipo, após o período de teste das tecnologias em laboratório, uma plataforma aeronáutica precisa ser utilizada para integração e testes de sistemas complexos em condições de operação real. Foi escolhida uma aeronave baseada no Ipanema 203 para realizar a avaliação primária da tecnologia de eletrificação. O primeiro voo do demonstrador movido a energia elétrica está previsto para 2020.

De acordo com a WEG, a cooperação entre as equipes de pesquisas vai apoiar a criação de tecnologias inovadoras, que podem gerar oportunidades para evoluções futuras de novas configurações aeronáuticas. “À medida que o projeto evoluir, será possível medir o ganho em sustentabilidade ambiental e de que forma efetivamente será aplicado na prática”, resume Manfred Peter Johann, diretor-superintendente da WEG Automação.

Wellington Carvalho, professor da Ufla (Universidade Federal de Lavras), especialista em tecnologia de aplicação e um dos coordenadores do programa CAS (Certificação Aeroagrícola Sustentável), acredita que, pelo menos na aviação agrícola, a equipe de engenharia tem alguns obstáculos a superar. “A autonomia operacional da bateria em condições de campo é um desafio. Ainda não vejo como recarregar a energia em lugares remotos”, opina.

Amaral vê com bons olhos a possível chegada de motores elétricos ao setor, mas destaca que é preciso desenvolver muito a tecnologia. “Em princípio, vejo como o maior desafio a questão da troca de bateria para manter a aeronave voando. De outubro a maio, durante o período de safra, chegamos a voar até oito horas por dia. Talvez uma versão híbrida (etanol e elétrica) fosse uma solução. Vamos esperar”, acredita.

O processo de eletrificação é uma tendência da indústria aeronáutica mundial e visa atender seus compromissos de sustentabilidade ambiental. De acordo com a consultoria Roland Berger, até o final deste ano haverá mais de 200 aeronaves movidas a energia elétrica em estudo pelo mundo. “Não podemos esquecer que, na aviação agrícola, já temos o drone (veículo aéreo não tripulado) que contribui bastante no dia a dia. Até mesmo por conta da segurança operacional, a decisão da Embraer de escolher um modelo agrícola como plataforma para esse estudo se mostrou bastante acertada. Tudo que venha para inovar no nosso setor é muito bem-vindo”, finaliza Magalhães.

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