Recentemente discutimos as mudanças de regulamento da Fórmula 1 para o campeonato de 2026, porém mal foi discutida a introdução do combustível sintético, pois ele altera de forma pouco significativa o desempenho do motor, uma vez que possui densidade energética semelhante à dos combustíveis convencionais.
A ideia de um combustível sintético pode parecer revolucionária, mas na verdadeé uma tecnologia centenária.
Durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945), os alemães sofreram um bloqueio no fornecimento de petróleo, e a necessidade de combustíveis e lubrificantes para caminhões, tanques e aviões era obviamente fundamental para o esforço de guerra. Eles não tinham petróleo, mas tinham carvão disponível, e o usaram para sintetizar os combustíveis, tanto equivalentes à gasolina quanto ao diesel e aos lubrificantes que precisavam.
O principal método de síntese, chamado de Bergius-Pier, era essencialmente um processo de hidrogenação direta do carvão, mas um segundo método, chamado Fischer-Tropsch, de síntese indireta via gás de síntese, também foi utilizado.
O método Fischer-Tropsch foi fruto do trabalho de dois químicos alemães que trabalhavam no Kaiser-Wilhelm-Institut für Kohlenforschung (Instituto Kaiser-Wilhelm de Pesquisa de Carvão) em Mülheim an der Ruhr: Franz Fischer e Hans Tropsch, entre 1923 e 1925.
Pois é exatamente este método Fischer-Tropsch que agora é usado para criar o combustível sintético usado na Fórmula 1 2026.
A introdução do combustível sintético vem ao encontro da filosofia de criar uma Fórmula 1 mais “verde”, mais ecologicamente correta, com o mínimo de emissões de carbono para a atmosfera. Isto é possível, pois ele é sintetizado a partir do gás carbônico (CO2) e do vapor d’água atmosféricos com a ajuda de fontes de energia renovável, como a eólica e a solar.
Não há muitos dados específicos sobre este combustível, pois boa parte do processo está sob sigilo industrial, mas sabe-se que é um combustível muito caro, da ordem de dezenas ou até centenas de vezes mais caro que o combustível fóssil com álcool etílico (concentração de 10%, E10) usado até o ano passado.
Especula-se que muito deste custo se deva à baixa escala de produção, e que talvez, no futuro, possa substituir a gasolina fóssil que usamos atualmente.
Mas o quanto dessa especulação é real? Ela tem fundamento? Existe realmente essa esperança, ou ela é apenas uma ilusão? É esta resposta que procuramos.
I – A malvada entropia.
Pense num ovo sobre a mesa que, por acidente, rola, cai no chão e se espatifa. É uma cena fácil de imaginar. Ela pertence ao nosso senso comum, e aceitamos como algo natural.
Porém, não é natural nem sequer imaginável como real o processo contrário: o ovo espatifado se recompõe e salta de volta para o topo da mesa pela própria iniciativa da física.
Existe uma assimetria fundamental nos processos naturais, que não permitem que sejam perfeitamente reversíveis. Todo processo tende a atingir naturalmente um estado de mais baixa energia do que seu estado anterior, criando desordem e liberando uma certa quantidade de energia no processo de mudança de estado. O processo até pode ser revertido, mas às custas de mais energia do que a liberada no processo direto e natural.
O princípio da física que mede esse grau de desordem progressiva e de assimetria energética em caso de reversão de estados chama-se “entropia”, e é ela quem determina o sucesso ou o fracasso de iniciativas como os “e-fuels” ou combustíveis sintéticos.
Uma das mais importantes leis da física, a segunda lei da termodinâmica, afirma que todo o Universo caminha para o aumento da entropia, através do crescimento da desordem dos sistemas e da minimalizadão dos estados energéticos.
II – A física da química
Na química idealizada, frequentemente apresentada de forma simplificada, as reações parecem ocorrer de maneira limpa e perfeitamente previsível: reagentes se combinam, produtos são formados e toda a energia envolvida é transformada exatamente conforme o esperado. Na prática, porém, processos químicos reais estão longe desse comportamento ideal.
Reações químicas envolvem inúmeras moléculas em movimento, com diferentes níveis de energia e orientações espaciais. Nem todas as colisões resultam em reação, nem toda a energia fornecida é utilizada para formar os produtos desejados. Parte dela é inevitavelmente dissipada na forma de calor, vibração molecular ou energia cinética residual.
Além disso, reações químicas reais tendem a estabelecer equilíbrios. Mesmo quando uma reação é energeticamente favorável, sempre existe uma fração de reagentes que permanece sem reagir ou que participa de reações paralelas, reduzindo o rendimento final do processo. Quanto mais complexa for a cadeia de reações, maior tende a ser esse efeito.
Essas limitações não decorrem de imperfeições tecnológicas, mas de restrições físicas fundamentais. Elas explicam por que processos industriais jamais atingem aproveitamento total da energia investida e por que cada etapa adicional de conversão química implica perdas inevitáveis.
É exatamente esse conjunto de limitações que, mais adiante, se manifesta na contabilidade energética dos combustíveis sintéticos.
Com isso, fica claro que nenhum processo químico real opera sem perdas — resta agora analisar de onde vem a energia envolvida na produção dos combustíveis sintéticos.
III – Matéria-prima
Os combustíveis sintéticos (“e-fuels”) 100% ecológicos são constituídos de hidrocarbonetos formados unicamente a partir de gás carbônico, água e energia elétrica de origem renovável.
Não existem mágicas. Gás carbônico e água são constituintes estáveis da nossa atmosfera porque se encontram em estados energéticos mais baixos de energia que carbono, oxigênio e hidrogênio moleculares altamente reativos entre si.
Para obtermos esses elementos em suas formas moleculares puras a partir das moléculas compostas, precisamos fornecer energia, revertendo o processo natural de formação destas moléculas compostas e sofrendo uma perda da energia formada.
É importante notar que essa energia não é recuperável em nenhuma etapa posterior do processo, pois não fica armazenada no combustível final.
É por esse motivo que propostas como carros ‘movidos a água’ ou a produção de hidrogênio por eletrólise embarcada nos ditos “economizadores de combustível” são impossíveis de gerar mais energia. Água já se encontra num nível energético tão baixo que não tem como ela ser queimada ou catalisada para obter energia, e hidrogênio vindo da eletrólise da água em um processo onboard no automóvel consome mais energia do que é capaz de fornecer, aumentando o consumo de combustível e não o economizando.
Outra lei da física se aplica aqui: a lei da conservação da energia.
Um combustível é uma reserva energética que introduzimos no veículo para que ele se mova. Se a matéria-prima para formar o combustível sintético está em baixo estado energético, para formarmos um combustível precisamos fornecer a ele a energia que ele irá oferecer quando for consumido.
A entropia então age de forma impiedosa: estamos dissociando moléculas de menor nível energético para formar moléculas com alto teor energético, e este processo não escapa do problema da entropia: temos que fornecer mais energia que a que constituirá a molécula sintética, e este excedente de energia será perdido. E não tem como escaparmos disso.
Até aqui, vimos os conceitos fundamentais: entropia, as limitações da química real e a origem da matéria-prima dos combustíveis sintéticos. Ficou claro que não existe almoço grátis — para criar um combustível de alto teor energético a partir de CO2 e água, é preciso investir muita energia. Mas quanto, exatamente? E como é feito esse processo, etapa por etapa? Na próxima semana, vamos acompanhar todo o caminho de produção do e-fuel, desde a captura do carbono no ar até a comparação com os carros elétricos. Os números vão surpreender.
AAD
