Por que os reatores nucleares avançados beneficiam a indústria e os estados dependentes de carvão

A fabricante de produtos químicos DowDOW
desenvolverá um pequeno reator nuclear para aplicações industriais, potencialmente substituindo o gás natural que agora é queimado a temperaturas extremamente altas para fazer alterações nos compostos químicos. As tecnologias nucleares avançadas, no entanto, alcançam o mesmo resultado sem liberar emissões de carbono.

Os chamados reatores de alta temperatura da Geração IV são mais conhecidos pela geração de eletricidade. Mas eles também podem ser usados ​​pela indústria. Como operam a 800 graus Celsius, podem processar produtos químicos, dessalinizar a água do oceano e produzir hidrogênio limpo para eletricidade e transporte. Melhor ainda: os reatores podem localizar onde antes existiam usinas de carvão fechadas, restaurando a saúde econômica de regiões devastadas do país.

“Eletricidade é o fruto mais fácil”, diz Patrick White, gerente de projeto da Aliança de Inovação Nuclear, em uma conversa com este escritor. “Ainda não integramos a energia nuclear com grandes instalações químicas. Pode haver alguns soluços e coisas para trabalhar. Mas veremos os primeiros reatores para aplicações industriais no final da década. Depois de construir o quarto e quinto reatores, as empresas vão se inscrever em massa. O objetivo é a descarbonização.”

Especificamente, Dow faz parceria com a X-energy para desenvolver um pequeno reator modular em um dos locais da Dow ao longo da Costa do Golfo, que pode entrar em operação em 2030. A Dow também está assumindo uma posição de propriedade minoritária na X-energy. Cada reator modular pode gerar 80 megawatts. Mas eles podem ser empilhados juntos para produzir 320 MW, fornecendo energia de carga básica limpa, confiável e segura para suportar sistemas elétricos ou aplicações industriais.

Os reatores nucleares existentes nos EUA são de segunda geração, embora a Southern Company esteja construindo reatores de terceira geração desenvolvidos pela Westinghouse. Os pequenos reatores modulares são a quarta geração, produzindo mais eletricidade com menor custo. A terceira e quarta gerações serão desligadas automaticamente durante uma emergência.

“A tecnologia nuclear modular pequena e avançada será uma ferramenta crítica para o caminho da Dow para as emissões de carbono zero e nossa capacidade de impulsionar o crescimento fornecendo produtos de baixo carbono para nossos clientes”, diz Jim Fitterling, diretor executivo da Dow. “A tecnologia da X-energy está entre as mais avançadas e, quando implantada, fornecerá energia e vapor seguros, confiáveis ​​e de baixo carbono.”

Setores difíceis de descarbonizar

Atualmente, 99% da produção mundial de hidrogênio é proveniente de combustíveis fósseis. Isso se chama hidrogênio cinza. O objetivo é chegar ao hidrogênio verde, por meio do qual painéis solares ou turbinas eólicas produzem eletricidade usando um eletrolisador. Mas o calor e a eletricidade da energia nuclear também podem dividir a molécula de água para produzir hidrogênio – que é usado para refinar petróleo, produzir aço ou fabricar produtos químicos.

Tal processo é livre de emissões e muito necessário. De acordo com Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, a energia elétrica foi responsável por 25% das emissões globais de gases de efeito estufa, enquanto as operações industriais responderam por 24%. O transporte representou 27%, tudo em 2020.

A energia nuclear também pode dessalinizar a água do mar. De acordo com a Agência Internacional de Energia Atômica, 40 milhões de metros cúbicos de água potável são produzidos diariamente – principalmente no Oriente Médio e Norte da África, usando combustíveis fósseis para extrair vapor ou eletricidade para facilitar o processo. Mas aponta que a energia nuclear e as usinas de dessalinização se combinam no Japão e no Cazaquistão, onde instalações comerciais operam desde a década de 1970.

“Se estamos interessados ​​em energia limpa, pense em todas as fontes de combustível que temos”, diz White, da aliança. “A produção de eletricidade representa cerca de 25% das nossas emissões. A energia nuclear pode abordar os setores industriais difíceis de descarbonizar. As usinas nucleares também precisam funcionar em plena capacidade. Usá-los para dessalinização e produção de hidrogênio – enquanto produz eletricidade confiável – é uma boa sinergia e custo-benefício.”

Com certeza, há muitos obstáculos a serem superados. Os combustíveis nucleares são frequentemente caracterizados com base em sua concentração de um isótopo de urânio específico, U-235. Os reatores que operam hoje nos Estados Unidos exigem um nível de enriquecimento de combustível de 3% a 5% de U-235, conhecido como combustíveis de urânio de baixo enriquecimento. Muitos reatores avançados em desenvolvimento exigirão níveis mais altos de enriquecimento de combustível, alguns até 20% de U-235. Este combustível de urânio de maior enriquecimento é chamado de urânio de alto enriquecimento e baixo enriquecimento (HALEU).

O principal desafio para reatores avançados que requerem combustível HALEU é que o material não está comercialmente disponível nos Estados Unidos. O único fornecedor é a empresa estatal russa TENEX – não desejável nas circunstâncias atuais. Mas os incentivos federais poderiam catalisar a produção doméstica do combustível e criar uma cadeia de valor duradoura. Caso contrário, Austrália, Canadá e Cazaquistão também o fornecem.

A energia nuclear pode substituir o carvão?

Ao mesmo tempo, o custo de construção desses reatores nucleares avançados é difícil de quantificar. Mais certeza virá depois que os desenvolvedores começarem a projetar plantas e modelar as despesas. Além disso, à medida que a sociedade precifica o carbono, a energia nuclear será mais atraente. Considere que a GE Hitachi Nuclear Energy está trabalhando com a Ontario Power Generation para construir um pequeno reator que começará em 2024: eles estão tentando fazer com que outros implementem a mesma tecnologia para reduzir os custos.

A energia nuclear, é claro, encontrou resistência desde o incidente de Three Mile Island em 1979. Mas os esforços de descarbonização podem mudar isso – especialmente aqueles para ajudar regiões dependentes de carvão. A legislatura da Virgínia Ocidental promulgou políticas para permitir que pequenos reatores modulares substituam as usinas de carvão aposentadas. Indiana, Illinois, Montana e Wyoming estão considerando movimentos semelhantes.

De fato, Simon Irish, executivo-chefe da Energia terrestre, escreve que as usinas nucleares de quarta geração podem substituir as instalações de carvão, revigorando as comunidades que as abrigaram. Como esses reatores avançados podem operar nas mesmas temperaturas de uma caldeira a carvão, é uma ideia prática. Além disso, a unidade de substituição é livre de emissões.

Jigar Shah, diretor do Escritório de Programas de Empréstimos do Departamento de Energia, endossa esse pensamento, dizendo que a mudança é um começo lógico, porque a infraestrutura e as conexões de rede já estão em vigor. Sua agência está fornecendo US$ 11 bilhões para ajudar a desenvolver pequenos reatores modulares.

“Se a indústria nuclear fizer o que tem feito há décadas, as pessoas hesitarão”, diz White, da Nuclear Innovation Alliance. “Não atendeu bem o público. Agora temos uma abertura para dar outra chance à energia nuclear por causa da descarbonização. Mas devemos construir confiança com as comunidades e explicar as tecnologias. Precisamos ter certeza de que eles estão confortáveis ​​com isso. Precisamos obter uma licença social para a energia nuclear – para que as pessoas a queiram em seus quintais.”

Um renascimento da energia nuclear pode finalmente acontecer. A descarbonização é o impulso. Mas o Lei de Redução da Inflação acrescenta benefícios fiscais que despertarão o interesse de investidores e credores, beneficiando comunidades delicadas e a economia em geral. A Dow identifica uma oportunidade - um potencial precursor para outros fabricantes.