Hidrogênio limpo é produzido a partir de resíduos agrícolas utilizando energia solar

O hidrogênio como combustível é uma das fontes mais promissoras de energia limpa, mas atualmente sua produção é cara e, na maioria dos casos, utiliza carvão ou gás natural como matéria-prima, além de grandes quantidades de eletricidade. Por isso, pesquisadores de todo o mundo buscam 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 ecologicamente amigável.

A matéria-prima utilizada 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 solar ou eólica, e se os subprodutos forem capturados para outros usos, o processo pode reduzir as emissões de gases de efeito estufa a zero.

“Somos o primeiro grupo a demonstrar que é possível produzir hidrogênio utilizando biomassa com 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.”

Biocarvão para Produção de Hidrogênio

A eletrólise, o processo de dividir a água em hidrogênio e oxigênio, requer uma corrente elétrica. Recentemente, cientistas reduziram a voltagem necessária para esse processo ao introduzir uma fonte de carbono na reação. No entanto, isso ainda 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 pastosa chamada biocarvão, rica em carbono.

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

O melhor desempenho foi alcançado pelo biocarvão de esterco de vaca, que reduziu 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, 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.”

Emissão Zero

Para alcançar emissões zero no processo, será essencial capturar o dióxido de carbono gerado pela reação. A equipe destaca que isso não só oferece vantagens ambientais, mas também econômicas, como a produção de dióxido de carbono puro para carbonatação de bebidas ou sua conversão em etileno e outros produtos químicos usados na fabricação de plásticos.

“Isso não apenas diversifica o uso de biorresíduos, mas também facilita a produção limpa de diferentes produtos químicos além do hidrogênio,” explicou Kani. “Esta abordagem econômica para a produção de hidrogênio pode permitir que agricultores se tornem autossustentáveis em termos de energia ou criem novas fontes de receita.”

A pesquisa já despertou o interesse da indústria, com a Orochem Technologies financiando o desenvolvimento da técnica para viabilizá-la em escala industrial.

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