De acordo com pt.wedoany.com-O projeto METAWAVE da União Europeia utiliza aquecimento por plasma de micro-ondas para substituir sistemas tradicionais a gás, com o objetivo de alcançar 70% de eficiência de aquecimento para o fabricante de cerâmica GRES ARAGÓN, reduzindo o consumo anual de energia de 5,76 GWh para 3,8 GWh e diminuindo as emissões de CO₂ equivalente em 427 toneladas por ano. A etapa de queima de cerâmica geralmente depende de gás natural para atingir temperaturas entre 1100 °C e 1200 °C, sendo uma das principais fontes de emissões industriais na UE.
O forno protótipo do METAWAVE é projetado como um sistema de três estágios, incluindo pré-aquecimento, queima e resfriamento. A zona de pré-aquecimento utiliza resistências elétricas e ar quente recirculado da zona de queima para elevar a temperatura das placas cerâmicas; a seção de queima emprega tochas de plasma que geram calor radiante por meio de energia de micro-ondas; e a zona de resfriamento estabiliza os produtos cerâmicos através de resfriamento com ar ambiente em três estágios. A equipe do projeto utiliza simulações de dinâmica de fluidos computacional (ANSYS Fluent) para prever a transferência de calor e o fluxo de fluidos dentro do forno, reduzindo custos de tentativa e erro. Em relação aos materiais refratários, a Universidade de Modena (UNIMORE) desenvolveu novos tijolos refratários recicláveis a partir de alumina reciclada e cianita, utilizando um processo de geopolimerização. Esses tijolos apresentam condutividade térmica de 0,63 W/mK, resistência máxima a temperaturas de até 1200 °C e constante dielétrica de 4,89-i0,05, garantindo isolamento térmico sem interferir no campo de micro-ondas.
No que diz respeito ao sistema de monitoramento e controle, o projeto implantou sensores de fibra óptica e equipamentos de imageamento multiespectral no infravermelho de ondas curtas para fornecer leituras contínuas da distribuição térmica e da temperatura superficial em ambientes de plasma de micro-ondas. A arquitetura digital é baseada no padrão IEC 61499, transmitindo dados para a plataforma em nuvem Kharon por meio do gateway CPSizer e dos protocolos MQTT e OPC UA, integrando tecnologia operacional (OT) e tecnologia da informação (IT). Na área de inteligência artificial, o projeto desenvolveu modelos de ordem reduzida baseados em física, integrados com IA orientada por dados, utilizando agentes de aprendizado por reforço para otimizar decisões de controle em tempo real. O sistema de gestão de energia emprega programação linear inteira mista, combinando módulos de previsão de demanda energética e preços de eletricidade para permitir uma gestão de energia em circuito fechado com usinas virtuais.
A fase de modelagem numérica e simulação reproduziu com sucesso o ciclo de queima alvo, com a distribuição de temperatura em estado estacionário atendendo aos padrões industriais. A avaliação preliminar de impacto ambiental indica que os tijolos refratários recicláveis feitos de alumina reciclada são viáveis tanto técnica quanto ambientalmente, e o projeto prevê uma taxa de economia de energia de 33,2%. A eficiência de aquecimento de 70% do plasma de micro-ondas, combinada com a otimização de 5% do sistema digital, faz com que a eletrificação em alta temperatura apresente desempenho econômico e ambiental superior ao dos sistemas a gás natural. A natureza modular da estrutura de controle baseada no padrão IEC 61499 também confere à plataforma potencial de expansão para áreas como produção de asfalto e fabricação de vidro. A próxima fase do projeto envolverá a construção de um protótipo físico e a validação dos resultados sob condições operacionais reais, com planos de longo prazo para integrar energia renovável por meio de usinas virtuais, a fim de eliminar a intensidade de carbono.
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