Hidrogênio limpo é feito de resíduos agrícolas com energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/07/2024

O hidrogênio verde, ou hidrogênio solar, é uma das maiores esperanças para limpar nossa matriz energética.
[Imagem: Gerado por IA/DALL-E]

Hidrogênio verde e limpo

Uma nova técnica permite produzir hidrogênio a partir da água, utilizando apenas energia solar e resíduos agrícolas, como estrume ou cascas de frutas.

O hidrogênio como combustível representa uma das fontes mais promissoras de energia limpa, mas hoje a produção do gás puro é um processo caro e que, na maioria dos casos, usa carvão ou gás natural como matéria-prima, além de grandes quantidades de eletricidade. Por isso, pesquisadores de todo o mundo estão em busca de técnicas para produzir "hidrogênio verde".

O novo método reduz em 600% a energia necessária para extrair hidrogênio da água, criando novas oportunidades para a produção química sustentável e climaticamente amigável.

A matéria-prima é uma substância rica em carbono, chamada biocarvão, que diminui a quantidade de eletricidade necessária para quebrar as moléculas de água. Se a eletricidade vier de fontes de energia renováveis, como a energia solar ou eólica, e capturar subprodutos para outros usos, o processo pode reduzir as emissões de gases com efeito estufa para zero.

"Somos o primeiro grupo a mostrar que é possível produzir hidrogênio utilizando biomassa em uma fração de volt," disse o professor Meenesh Singh, da Universidade de Illinois em Chicago, nos EUA, cuja equipe é especialista em folhas artificiais. "Esta é uma tecnologia transformadora."

A equipe testou vários tipos de biocarvão, feitos com diferentes materiais agrícolas de descarte.
[Imagem: Jenny Fontaine/UIC]

Biocarvão para produzir hidrogênio

A eletrólise, o processo de divisão da água em hidrogênio e oxigênio, exige uma corrente elétrica. Recentemente, cientistas diminuíram a voltagem necessária para a divisão da água, introduzindo uma fonte de carbono na reação. Mas esse processo também utiliza carvão ou produtos químicos caros e libera dióxido de carbono como subproduto.

O pesquisador Nishithan Kani modificou esse processo para usar biomassa de resíduos agrícolas e industriais comuns. Ao misturar ácido sulfúrico com resíduos agrícolas, resíduos animais ou esgotos, ele criou uma substância semelhante a uma pasta, chamada biocarvão, que é rica em carbono.

Ele testou diferentes tipos de biocarvão, feito de bagaço de cana-de-açúcar, resíduos de cânhamo, resíduos de papel e esterco de vaca. Quando adicionadas à câmara de eletrólise, todas as cinco variedades de biocarvão reduziram a energia necessária para extrair hidrogênio da água.

O melhor desempenho foi alcançado pelo biocarvão de esterco de vaca, que diminuiu a necessidade elétrica em seis vezes, operando com cerca de 0,2 volt. Os requisitos de energia ficaram tão baixos que os pesquisadores conseguiram alimentar a reação com uma célula solar de silício padrão, gerando cerca de 15 miliamperes de corrente a 0,5 volt. Isso é menos do que a quantidade de energia produzida por uma pilha AA.

"É muito eficiente, com quase 35% de conversão do biocarvão e da energia solar em hidrogênio," disse Rohit Chauhan, membro da equipe. "Estes números são recordes mundiais; é o mais alto que alguém já demonstrou."

O próximo passo será passar do laboratório para a escala industrial.
[Imagem: Jenny Fontaine/UIC]

Emissão zero

Para tornar o processo de emissão zero, será necessário capturar o dióxido de carbono gerado pela reação. Mas a equipe afirma que isto também poderá trazer benefícios ambientais e econômicos, como a produção de dióxido de carbono puro para carbonatar bebidas, ou a sua conversão em etileno e outros produtos químicos utilizados na produção de plástico.

"Isso não apenas diversifica a utilização de biorresíduos, mas também permite a produção limpa de diferentes produtos químicos além do hidrogênio," disse Kani. "Esta forma barata de produzir hidrogênio poderia permitir que os agricultores se tornassem autossustentáveis para as suas necessidades energéticas ou criassem novos fluxos de receitas."

A pesquisa já atraiu a atenção de uma indústria, a Orochem Technologies, que agora irá financiar o desenvolvimento da técnica para que ela possa funcionar em escala industrial.

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