Energia

Hidrogênio biológico poderá ser produzido a partir do esgoto

Thiago Romero - Agência Fapesp - 22/10/2008

[Imagem: Princeton University]

Um projeto de pesquisa que integra a geração de energia e o controle da poluição ambiental rendeu a docentes e estudantes da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC - USP), a primeira colocação na quinta edição do Prêmio Mercosul de Ciência e Tecnologia, na categoria Integração.

O trabalho foi feito por pesquisadores do Laboratório de Processos Biológicos da EESC, em parceria com colegas da Universidade da República (Udelar), no Uruguai.

Hidrogênio renovável

O estudo propõe a produção de hidrogênio como fonte de energia renovável, em alternativa aos combustíveis fósseis, a partir do tratamento de águas residuárias.

Um dos coordenadores, Marcelo Zaiat, professor do Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC, explica que a produção biológica de hidrogênio pode ocorrer por duas vias: fotossíntese e processo fermentativo.

"A produção fermentativa foi o tema abordado na pesquisa, que objetivou o desenvolvimento de biorreatores anaeróbios e o estudo das melhores condições para produção de hidrogênio. A fermentação é tecnicamente mais simples e, nesse caso, o hidrogênio pode ser obtido a partir da matéria orgânica presente em águas residuárias", disse Zaiat à Agência FAPESP.

Hidrogênio extraído do esgoto

Segundo ele, o processo anaeróbio de conversão de matéria orgânica divide-se basicamente em duas fases: acidogênica e metanogênica. O hidrogênio é obtido na primeira fase (acidogênica), a qual é mediada por organismos que consomem a matéria orgânica das águas residuárias e produzem ácidos orgânicos, álcoois e hidrogênio.

"O desafio nessa fase está no desenvolvimento de reatores biológicos mais adequados para essa conversão, permitindo a maximização da produção de hidrogênio. O uso de biorreatores acidogênicos conjugados com os metanogênicos possibilita o tratamento de água residuária, assim como a produção de hidrogênio como fonte de energia", apontou.

Biohidrogênio mais controle da poluição

Nesse contexto de associação entre a produção de hidrogênio com baixo custo e o controle da poluição ambiental, Zaiat aponta que os trabalhos de pesquisa na área começaram a ser desenvolvidos na década de 1990 e que, até hoje, mais de 200 estudos sobre bioprodução de hidrogênio já foram publicados no mundo.

Os grupos de pesquisa premiados da USP e da Udelar têm desenvolvido reatores biológicos inovadores com o aprimoramento de parâmetros de engenharia para maximizar a produção de hidrogênio.

"Muitos problemas de engenharia ainda devem ser resolvidos antes de essa tecnologia poder ser aplicada em escala industrial, mas os dois grupos têm trabalhado com águas residuárias de várias origens, buscando aplicações em vários setores produtivos ligados à América Latina", apontou o professor da USP.

Águas residuárias

Águas residuárias são águas utilizadas em algum processo, seja industrial ou residencial, e que são devolvidas ao ambiente. Um exemplo são os esgotos domésticos que, lançados nos rios sem o devido tratamento, podem causar impactos negativos ao meio ambiente.

"O nosso projeto propõe que, acoplado à estação de tratamento do esgoto doméstico, possa estar um reator acidogênico para produção do hidrogênio, um combustível limpo que gera, nas células, a água como único produto", disse Zaiat. Entre as formas de obtenção de hidrogênio estão a queima de combustível fóssil, eletrólise e a produção biológica.

Combustível limpo

"A produção biológica é a mais atrativa por envolver tecnologias de baixo custo quando comparada a outras técnicas, além de requerer menos energia para geração. Esse tipo de produção pode contribuir para a redução de custos na geração de hidrogênio principalmente se a matéria-prima, os compostos orgânicos, for obtida de águas residuárias geradas por indústrias ou esgoto de domicílios", afirmou.

Segundo o pesquisador, além de ser um combustível limpo, outra vantagem é que o hidrogênio é quase três vezes mais energético do que os hidrocarbonetos. "Essa conta é feita pela termodinâmica. O calor de combustão do hidrogênio é de 122 quilojoules por grama (kJ/g), cerca de 2,75 vezes maior do que o dos hidrocarbonetos", calculou.