Produção de hidrogênio gera diamantes como sub-produto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/06/2006

A equipe da Dra Angela D. Lueking, da Universidade de Pensilvânia, Estados Unidos, estava trabalhando na extração e armazenamento de hidrogênio utilizando carvão mineral. E ela não apenas descobriu o método mais próximo da viabilidade econômica até agora conhecido, como foi surpreendida com um sub-produto nem sequer imaginado: diamantes.

"A idéia que estávamos explorando era baseada nos processos de moagem do grafite em moinhos de bolas, descritos na literatura sobre armazenamento de hidrogênio," conta Lueking. "Nós substituímos o grafite pelo carvão antracito porque ele é barato e abundante. Agora, vendo de um ponto de vista mais geral, nos surpreendemos com o fato de que a gaseificação do carvão é a forma mais econômica para se produzir hidrogênio."

Os cientistas estavam tentando desenvolver formas de armazenar o hidrogênio em materiais à base de carbono. Isso porque já é ponto pacífico que uma eventual "economia do hidrogênio" não poderá se basear em tanques para armazenar o gás.

O método pesquisado utiliza um moinho de bolas para moer o carvão. Um moinho de bolas consiste em um grande cilindro metálico, contendo em seu interior o material a ser moído e uma grande quantidades de esferas, ou bolas, de aço. Quando o cilindro é girado, o movimento faz com que as bolas caiam continuamente sobre o material, fazendo a moagem.

Hidrogênio espontâneo

A primeira surpresa veio quando os cientistas verificaram que o processo de moagem produz hidrogênio a temperatura ambiente. O gás continua saíndo da mistura por cerca de um ano e sua produção pode ser aumentada submetendo-se o material a um calor moderado.

"Inicialmente nós pensamos que o espectrógrafo de massa estivesse quebrado, porque o hidrogênio estava simplesmente saindo do material moído," diz Lueking. "Nós usamos outro aparelho e o resultado se manteve."

Veio então a segunda surpresa. Para tentar descobrir o que estava acontecendo com o hidrogênio, os cientistas analisaram a estrutura do material moído, utilizando um microscópio de transmissão eletrônica. E descobriram nada menos do que diamantes nanocristalinos. Esses diamantes microscópicos são parecidos com os chamados diamantes bucky, um diamante envolvo em uma estrutura molecular que lembra as "buckyballs", ou fulerenos.

Diamantes nanocristalinos

"Diamantes bucky são relativamente inexplorados em termos de aplicações," diz Lueking. "Diamantes nanocristalinos, entretanto, têm importantes aplicações industriais como abrasivos e na indústria eletrônica. Esses nanodiamantes são criados geralmente explodindo-se dinamite em uma fonte de carbono."

Os cientistas ainda não entendem inteiramente nenhum dos dois processos: nem a produção do hidrogênio e nem a formação dos diamantes. Mas parece que o impacto das bolas do moinho gera uma quantidade de energia maior do que se imaginava, pelo menos em pontos muito definidos do material. Essa energia é tão grande que é capaz de fazer cristalizar os nanodiamantes.

Quanto à geração do hidrogênio, os pesquisadores agora vão estudar o antracito de outras minas, para tentar descobrir diferentes compostos hidrogenantes.

Outros membros da equipe vão estudar melhor a mecânica da trituração por moinho de bolas, tentando descobrir exatamente como se dá a mudança estrutural que leva à criação dos diamantes nanocristalinos.