A tecnologia de plasma transiente fornece uma nova faísca para a redução de emissões

Por Becky Schultz16 de janeiro de 2023

Para aqueles nascidos antes dos anos 2000, sua primeira exposição reconhecida à tecnologia de plasma pode ter sido na forma da outrora anunciada TV de tela plana de plasma. No entanto, o plasma é muito mais comum do que você imagina (pegue uma faísca no fogão, por exemplo), e as aplicações são muito mais variadas e duradouras do que aquelas "maravilhas" visuais que desapareceram pouco mais de uma década após o lançamento. .

Na verdade, a tecnologia de plasma mostrou um potencial significativo de longo prazo na luta para descarbonizar os motores de combustão interna (ICE) e em breve poderá dar nova vida aos esforços para reduzir sua pegada de carbono. A Transient Plasma Systems (TPS), empresa de desenvolvimento de tecnologia com sede em Torrance, Califórnia, está oferecendo duas soluções comercialmente prontas - um pós-tratamento e um sistema de ignição - que utilizam uma potência de pulso de nanossegundo proprietária que, segundo ela, pode "desbloquear capacidades anteriormente inacessíveis de plasma".

Fundado em 2009, o TPS é um spin-off da University of Southern California, que realiza pesquisas sobre "plasma transitório" há décadas. Ao contrário do plasma convencional normalmente gerado por meio de matéria superaquecida, o plasma transiente de baixa temperatura é produzido por pulsos elétricos ultracurtos (nanossegundos) de alta voltagem que controlam o processo de ionização a ponto de evitar o superaquecimento. Nesse estado "transitório", o plasma permite benefícios superiores para aplicações como combustão e controle de emissões.

A TPS foi formada com o propósito expresso de traduzir esta tecnologia de plasma transiente em produtos e sistemas comercializáveis. Os avanços na comutação de alta tensão de estado sólido abriram ainda mais oportunidades, permitindo que a empresa desenvolvesse soluções de alta potência em um pacote mais compacto.

"De repente, essa tecnologia que havia sido pesquisada por tanto tempo como potencialmente valiosa para reduzir as emissões tornou-se viável", disse Dan Singleton, cofundador e CEO da TPS.

Uma infusão de financiamento de investimento de risco em 2019 permitiu que a TPS desse o empurrão final para desenvolver seus produtos. Com ambas as soluções comprovadas para melhorar as emissões e a eficiência em muitas plataformas de motores, o TPS agora está "travando parceiros para entrar no mercado".

O sistema de pós-tratamento TPS combina um módulo de potência de plasma, um reator e um eletrodo que essencialmente "elimina" as partículas e as emissões de NOx antes que elas saiam do tubo de escape.

"Imagine olhar para a traseira de um veículo ou gerador com um cano de escapamento reto. Colocaríamos um fio no meio do cano, aplicaríamos pulsos de nanossegundos de alta voltagem a ele e produziríamos plasma no escapamento", explicou Singleton. "O que entendemos que faz com o particulado é converter grande parte dele de volta em carbono gasoso. Em termos de NOx, ele o divide basicamente em nitrogênio e oxigênio."

De acordo com a empresa, o processo pode cortar NOx em até 80% e partículas de diesel em até 85%, ao mesmo tempo em que reduz a complexidade do pós-tratamento. "A vantagem comercial geral é um sistema mais simples", disse Singleton. "No momento, você precisa de dois sistemas: você precisa de SCR (redução catalítica seletiva) ou um catalisador de oxidação diesel (DOC) combinado com um filtro de partículas diesel (DPF)".

A solução de pós-tratamento TPS elimina o DPF e sua necessidade de regeneração, além de ser mais fácil de inspecionar e manter. Ele também é personalizável e escalável para diferentes motores e equipamentos, e está disponível tanto para o desenvolvimento de novos produtos quanto como uma solução retromontável parafusada.

Embora muitas empresas possam inicialmente visar a pequena extremidade do espectro de aplicações para o desenvolvimento de novos produtos, o TPS está voltado para aplicações pesadas, como grandes veículos rodoviários, equipamentos fora de estrada, geração de energia e até mesmo a indústria naval.

"Não existe uma bala de prata - tipo, basta colocar isso em cada motor desta forma e você o resolverá", afirmou Singleton. "Existem problemas de nicho que estamos resolvendo... Para o trabalho fora de estrada que estamos fazendo, que é uma grande parte do trabalho que fazemos, visa regulamentações específicas que são específicas para as aplicações."