Engenheiros da Universidade de Illinois em Chicago ajudaram a desenvolver um novo método para produzir gás hidrogênio a partir de água, usando apenas energia solar e resíduos agrícolas, como esterco ou cascas. O método reduz a energia necessária para extrair hidrogênio da água em 600%, criando novas oportunidades para a produção sustentável e ecologicamente correta de produtos químicos.
Os combustíveis à base de hidrogênio são uma das fontes mais promissoras de energia limpa. Mas a produção de gás hidrogênio puro é um processo que consome muita energia e frequentemente requer carvão ou gás natural e grandes quantidades de eletricidade. Em um artigo para a revista *Cell Reports Physical Science*, uma equipe multi-institucional liderada pelo engenheiro da UIC Meenesh Singh revela o novo processo para a produção de hidrogênio verde. O método usa uma substância rica em carbono chamada biochar para diminuir a quantidade de eletricidade necessária para converter água em hidrogênio.
Ao usar fontes de energia renováveis, como energia solar ou eólica, e capturar subprodutos 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 Singh, professor associado do departamento de engenharia química. “Esta é uma tecnologia transformadora.” A eletrólise, o processo de dividir a água em hidrogênio e oxigênio, requer uma corrente elétrica. Em escala industrial, os combustíveis fósseis são tipicamente necessários para gerar essa eletricidade.
Recentemente, os cientistas diminuíram a voltagem necessária para a divisão da água ao introduzir uma fonte de carbono na reação. Mas esse processo também usa carvão ou produtos químicos caros e libera dióxido de carbono como subproduto. Singh e seus colegas modificaram esse processo para usar biomassa proveniente de resíduos comuns. Misturando ácido sulfúrico com resíduos agrícolas, resíduos animais ou esgoto, eles criam uma substância parecida com uma pasta chamada biochar, que é rica em carbono. A equipe experimentou diferentes tipos de biochar feitos de cascas de cana-de-açúcar, resíduos de cânhamo, resíduos de papel e esterco de vaca.
Quando adicionados à câmara de eletrólise, todas as cinco variedades de biochar reduziram a energia necessária para converter água em hidrogênio. O melhor desempenho foi do esterco de vaca, que reduziu a exigência elétrica em seis vezes, para aproximadamente um quinto de volt. As exigências de energia foram tão baixas que os pesquisadores puderam alimentar a reação com uma única célula solar de silício padrão gerando aproximadamente 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 biochar e energia solar em hidrogênio”, disse Rohit Chauhan, coautor e pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Singh.
“Estes são números recordes mundiais; é o mais alto que alguém já demonstrou.” Para tornar o processo neutro em carbono, é necessário capturar o dióxido de carbono gerado pela reação. Mas Singh disse que isso também poderia ter benefícios ambientais e econômicos, como produzir dióxido de carbono puro para gaseificar bebidas ou convertê-lo em etileno e outros produtos químicos usados na fabricação de plásticos. “Isso não só diversifica a utilização de resíduos biológicos, mas também permite a produção limpa de diferentes produtos químicos além do hidrogênio”, disse Nishithan Kani, graduado pela UIC e coautor principal do artigo.
“Essa maneira barata de produzir hidrogênio pode permitir que os agricultores se tornem autossuficientes para suas necessidades energéticas ou criem novas fontes de receita.” A Orochem Technologies Inc., que patrocinou a pesquisa, registrou patentes sobre seus processos de produção de biochar e hidrogênio, e a equipe da UIC planeja testar os métodos em grande escala.