Duas décadas de investigação em energia, ambiente e materiais

Ao completar o seu vigésimo aniversário, o Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA) projeta o futuro com vitalidade e dinamismo nas áreas da energia, ambiente e matérias-primas. Esta trajetória reflete-se na criação de novos materiais e biocombustíveis, bem como na aplicação de inteligência artificial e análise espacial à supervisão de sistemas complexos em tempo real.

Em 2006, o CERENA é criado através da fusão de três centros de investigação do Instituto Superior Técnico com investigação, desenvolvimento e inovação nas áreas das matérias-primas primárias e secundárias, dos recursos minerais e energéticos e do ambiente.

Em 2013, o Centro apostou na integração de membros com valências complementares nas áreas da Engenharia Química e de Materiais e expande a sua implantação territorial com o estabelecimento de uma unidade de gestão na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Uma visão estratégica que aposta na multidisciplinariedade e complementaridade entre áreas científica, que é o fio condutor que une estes vinte anos de Centro e hoje uma das suas características distintivas fundamentais.

Em 2026 o CERENA é um centro de dimensão média com presença em várias entidades académicas e privadas e com uma forte ligação ao tecido económico nacional e internacional, onde a investigação produzida no centro é simultaneamente uma referência internacional nestas áreas do conhecimento e é também rapidamente adotada pelos seus parceiros industriais.

O centro destaca-se no desenvolvimento de materiais ecocientes e biocombustíveis, utilizando Inteligência Artificial e análise espacial para a monitorização em tempo real de sistemas complexos nas áreas da energia, ambiente e matérias-primas. Tecnologias que promovem a descarbonização da economia, promovem a eficiência energética e contribuem para os objetivos do desenvolvimento sustentável. Este vigésimo aniversário servirá para revisitar a história do CERENA, apontando aos grandes desafios da próxima década.

BioCFiber – Fibras de carbono mais sustentáveis, a partir da biomassa

O BioCFiber é um projeto de investigação coordenado pelo CERENA/Instituto Superior Técnico dedicado ao desenvolvimento de fibras de carbono a partir de precursores poliméricos de origem biológica e sustentável, com particular foco na lenhina, um biopolímero largamente subvalorizado em processos industriais. As fibras de carbono são materiais estratégicos em sectores de elevado valor acrescentado, como a aeronáutica, o automóvel e a energia, mas a sua produção continua fortemente dependente de precursores fósseis, como o poliacrilonitrilo, e de processos intensivos em energia.

Este projeto centra-se no desenvolvimento de novos copolímeros que combinam a aromaticidade da lenhina com a processabilidade de polímeros acrilonitrílicos. Para tal, partiu-se de derivados de lenhina extraída de subprodutos da indústria do papel e de acrilonitrilo derivado de fontes renováveis. Os copolímeros lenhina-acrilonitrilo são então processados em fibras contínuas formando os precursores de base biológica das fibras de carbono, que evidenciaram melhores propriedades térmicas e um processamento mais seguro que o poliacrilonitrilo, em termos de libertação de calor, nas etapas críticas de estabilização e carbonização. Os materiais carbonáceos obtidos são também promissores como materiais condutores para fotoelectrocatálise com vista à purificação de águas residuais, ou de geração de hidrogénio.

Financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), o BioCFiber integra investigação fundamental em química de polímeros e ciência dos materiais com desafios aplicados de engenharia de processos, incluindo estudos tecnoeconómicos e análise de ciclo de vida. O projeto contribui para a redução da pegada ambiental associada às fibras de carbono e posiciona a investigação nacional no domínio emergente dos materiais avançados de base biológica, alinhados com estratégias de transição para uma economia mais sustentável.

Atualmente o consórcio encontra-se a analisar possíveis extensões de aplicação do novo copolímero lenhina-acrilonitrilo, visando a sua valorização para além do contexto clássico de precursores de fibra de carbono. A invenção do novo copolímero e sua aplicação consta de um recente pedido provisório de patente.

SHAPPE: o projeto português que quer tornar o hidrogénio mais barato e mais verde

O projeto em co-promoção SHAPPE quer tornar a produção de hidrogénio mais eficiente, mais sustentável e preparada para a escala industrial. Liderado pela UTIS e com a participação do CERENA/Técnico, da Universidade do Porto e da Preceram, o consórcio está a testar, em escala piloto, diferentes tecnologias para reduzir custos e emissões, contribuindo para a descarbonização da economia.

O hidrogénio é considerado um dos principais aliados na transição energética, em particular na indústria e nos transportes. Porém, continua a ser caro e, muitas vezes, produzido a partir de combustíveis fósseis. O SHAPPE procura responder a esse desafio comparando três métodos distintos de produção de hidrogénio: eletrólise PEM, reformação com vapor (steam reforming) e clivagem do metano. A análise lado a lado destas tecnologias permitirá identificar as soluções mais competitivas em termos económicos e ambientais e definir parâmetros essenciais para a sua futura implementação à escala industrial.

No Instituto Superior Técnico, a equipa liderada pelo Professor Rui Galhano dos Santos (CERENA/DEQ) e pelo Professor Miguel Mendes (IDMEC/DEM) está focada numa abordagem particularmente inovadora: adaptar o processo de reformação com vapor, responsável por mais de 95% da produção mundial de hidrogénio, para utilizar bio‑óleo como matéria-prima. Ao substituir um recurso fóssil por um recurso renovável, o projeto explora uma via que pode, simultaneamente, valorizar resíduos de origem biogénica, reduzir impactos ambientais e abrir espaço a novas soluções tecnológicas.

Ao articular conhecimento académico e experiência industrial, o SHAPPE posiciona-se como uma iniciativa estratégica na área do hidrogénio em Portugal. Os resultados esperados incluem a redução dos custos de produção, o aumento da eficiência dos processos de descarbonização e o reforço do papel do país no desenvolvimento de tecnologias limpas. Trata-se de investigação aplicada com impacto direto na forma como produzimos e usamos energia num futuro próximo.

SUS.STARCH: dos resíduos alimentares aos biocombustíveis do futuro

“Alimentos mais saudáveis, sustentáveis e sem desperdício” é o lema do projeto SUS.STARCH, liderado pela Companhia Portuguesa de Amidos (COPAM), em colaboração com o CERENA/Instituto Superior Técnico. A iniciativa visa a criação de produtos inovadores como açúcares de baixo valor glicémico, biovanilina, proteínas vegetais e amidos clean-label, ao mesmo tempo que pretende transformar subprodutos em biocombustíveis.

O projeto organiza-se em dois pilares: novos alimentos vegetais e valorização de resíduos. É nesta segunda área que a equipa do Professor Rui Galhano dos Santos (CERENA/DEQ), do Técnico, se destaca, estando, contudo, envolvida em múltiplas frentes do projeto. O seu trabalho foca-se na liquefação por despolimerização catalítica de resíduos complexos, como maçarocas de milho ricas em lenhina, celulose e hemicelulose, ainda inexplorados nesta indústria para produção de combustíveis.

Esta tecnologia transforma subprodutos em valor. Primeiro, pode converter os custos de eliminação de resíduos, muitas vezes um peso para as empresas, em valor acrescentado. Segundo, gera bio-óleos com potencial para substituir combustíveis fósseis, o que pode contribuir para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. Com o apoio do CERENA, para a COPAM, este projeto significa fechar o ciclo: identificar resíduos, como maçarocas, e integrá-los numa produção que poderá alimentar as próprias caldeiras industriais.

Sendo mais vantajoso do que outros processos que exigem secagem prévia e apresentam rendimento inferior, o processo de liquefação tem potencial para converter sólidos em líquidos versáteis. Os bio-óleos resultantes não só podem reduzir a pegada ecológica, como também abrem portas a múltiplos usos: como combustíveis e aditivos, produtos químicos, materiais mais sustentáveis ou na extração de açúcares para processos de fermentação.

A iniciativa da COPAM coloca Portugal na vanguarda da economia circular agroalimentar. Articulando investigação académica de topo com experiência industrial, o SUS.STARCH tem o potencial para gerar empregos, estimular a economia e responder aos desafios do século XXI: menos poluição, mais energia renovável e uma indústria alimentar preparada para o futuro. Prova de que a inovação portuguesa pode liderar a transição verde.

“A iniciativa visa a criação de produtos inovadores como açúcares de baixo valor glicémico, biovanilina, proteínas vegetais e amidos clean-label, ao mesmo tempo que pretende transformar subprodutos em biocombustíveis”

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