Ecodesign na indústria aeroespacial
Uma questão surge no âmbito da iniciativa Clean Space da Agência Espacial Europeia (ESA): “O que acontece quando se tenta aplicar o EcoDesign à indústria aeroespacial?”
O que acontece quando se tenta aplicar o EcoDesign à indústria aeroespacial?
Esta questão coloca-se em termos dos impactes ambientais e da legislação a cumprir por parte dos programas da ESA.
O EcoDesign e a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV/LCA – Life Cycle Assess-ment) são métodos reconhecidamente aplicados em conceitos como a eco-eficiência ou a produção “mais limpa”.
Na prática, o EcoDesign fornece uma estrutura lógica que, com o apoio da informação ambiental gerada por uma ACV, permite identificar os principais desafios ambientais de um determinado produto ou processo de fabrico e, consequentemente, apoiar na identificação de potenciais soluções de compromisso.
Quais os principais desafios da adaptação de ferramentas de conceção ecológica para aplicações exigentes como as da indústria aeroespacial?
Daí que a questão “O que acontece quando se tenta aplicar o EcoDesign à indústria aeroespacial?” surja no âmbito da iniciativa Clean Space da ESA, a qual prevê estabelecer um quadro comum para o sector espacial europeu no que respeita à avaliação de impactes ambientais e ao cumprimento da legislação em vigor por parte dos programas da ESA. Como principal resultado, o Clean Space prevê o desenvolvimento de uma ferramenta de Ecodesign, a integrar no seu processo de planeamento, para inclusão da vertente ambiental no planeamento de futuras missões espaciais.
O principal problema advém do facto das ferramentas existentes serem específicas para tecnologias em aplicação, com ênfase principal em produtos de consumo geral e práticas de produção em larga escala. Assim sendo, o correto funcionamento desta ferramenta depende claramente da inclusão das especificidades deste sector que, entre outras, incluem a utilização de materiais singulares, processos de fabrico especializados, menores volumes de produção ou testes e requisitos funcionais mais exigentes.
Neste sentido, a pergunta que agora se coloca é: “Quais os principais desafios da adaptação de ferramentas de conceção ecológica para aplicações exigentes como as da indústria aeroespacial?”
Como primeira tentativa de resposta, a ESA lançou um convite para a realização de Avaliações do Ciclo de Vida (ACV) a um conjunto bastante alargado de materiais, componentes e processos de fabrico específicos deste sector, trabalho este em que o ISQ participou e do qual se apresentam as principais conclusões.
Principais conclusões
A maioria dos materiais utilizados em aplicações exigentes não se encontra devidamente modelada pelas ferramentas atuais.
Esta conclusão encontra-se patente na grande maioria dos componentes e processos analisados, com especial incidência nos que utilizam materiais com propriedades específicas. Um excelente exemplo são as ligas de alumínio de elevada resistência, como as chamadas ligas leves ou ligas de alumínio-lítio.
Os resultados mostram claramente que pequenas diferenças de composição das ligas podem levar a variações significativas. Na verdade, alguns dos elementos presentes nesta tipologia de ligas podem contribuir muito significativamente, mesmo encontrando-se em baixas concentrações. Este é por isso um desafio para a aplicação do Ecodesign em aplicações avançadas, pois é expectável que aplicações que requerem propriedades específicas, obtidas por ligas especiais, apresentem resultados substancialmente diferentes dos facultados pelas ferramentas atuais.
A utilização de materiais específicos conduz a mais emissões na fase de produção.
A utilização eficiente de materiais é especial-mente importante em aplicações exigentes. Exemplo disso são os componentes feitos à base de ligas de titânio, como os tanques de armazenamento de propelentes, nos quais as taxas de remoção de material podem ascender aos 95%, independentemente da geometria do mesmo. Para efeitos de exemplo, podemos falar da avaliação ambiental da produção de um tanque cilíndrico de 1m3, coberto com fibra de carbono, cuja mensagem principal aqui patente é que o desempenho ambiental da produção deste tipo de componentes está nitidamente dependente da recuperação do material base, mais do que qualquer estrutura de apoio do processo ou energia consumida.
Neste sentido, recomenda-se a utilização de materiais com ciclos de reciclagem fechados, com especial incidência naqueles em que as propriedades dos materiais se mantêm após o processo de reciclagem.
O risco de rutura da cadeia de abastecimento pode ocorrer de forma indireta.
As dependências de matérias-primas essenciais podem ocorrer também, indiretamente, do uso de materiais em funções de apoio. Como principal exemplo destaca-se a fluorite utilizada na produção de Germânio, elemento-base dos painéis fotovoltaicos utilizados em missões espaciais.
No que respeita à produção de energia foto-voltaica, o sistema atualmente mais utilizado corresponde a células solares de junção tripla compostas por duas camadas de Gálio-Índio-Fósforo e Gálio-Arsénio sustentadas numa camada estrutural de Germânio. A sua utilização é fundamentalmente justificada por uma maior eficiência, vantagens em radiação e dureza, pequenos coeficientes de temperatura, alta fiabilidade, alta tensão e baixa corrente.Esta é claramente uma das vantagens da utilização de metodologias de ACV, pois facilita a identificação de particularidades existentes nas diversas etapas a montante e jusante do processo ou produto em análise.
Em termos quantitativos foi possível também concluir que, por exemplo, para a produção de uma camada de Germânio com uma área de 1m2 e uma espessura de 150μm, são necessários 7,1kg de fluorite.
Pequenas quantidades podem contribuir em grande medida.
Tal como se verificou na produção de diferentes ligas ou de painéis fotovoltaicos, pequenas variações de materiais ou de concentração podem conduzir a resultados discrepantes e, consequentemente, a conclusões erradas. Por isso, considerando a especificidade e singularidade de muitos dos materiais utilizados pela indústria aeroespacial, recomenda-se que todos os elementos presentes na composição de qualquer componente sejam considerados, com vista à obtenção de resultados que reflitam o seu desempenho ambiental real.
Recomendações
Os resultados indicam que os métodos de fabrico avançados utilizados pela indústria aeroespacial acrescentam propriedades particulares quando comparados com os convencionais. De facto, estes métodos estão na maioria dos casos associados a menores desempenhos ambientais, o que não significa que devam carecer de uma conotação ambientalmente negativa.
Na verdade, esta reflexão concentrou-se apenas em partilhar formas de como tirar partido das metodologias de Avaliação do Ciclo de Vida e das práticas de EcoDesign como ferramentas de apoio à decisão neste sector.
Portanto, respondendo à questão inicial do artigo, conclui-se que suportar a tomada de decisão em ferramentas de EcoDesign existentes pode conduzir a soluções de compromisso erradas. No entanto, quando adaptadas às particularidades deste sector, estas oferecem uma visão vital para a cadeia de fornecimento de materiais e processos de fabrico.
Por isso, dada esta utilidade, apesar de associada a um esforço significativo, a adaptação destas ferramentas para aplicações exigentes como as do sector aeroespacial é extremamente recomendada. É uma aposta de futuro face às exigências do sector.
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