USP de São Carlos aposta em fotossíntese artificial para gerar combustível renovável
Crise energética faz nascer o “Hidrogênio Verde”
Em aproximadamente quarenta a sessenta anos, as reservas naturais conhecidas de combustíveis fósseis poderão ficar inviáveis para extração, uma questão que não é nova, já que ela vem sendo discutida há várias décadas. A procura crescente – mas lenta – por combustíveis alternativos e limpos tornou-se, recentemente, uma pauta quase emergencial.
Em causa está não só a preocupação pela escassez desse combustível, extraído principalmente através dos lençóis petrolíferos, como também a agressão constante ao meio ambiente com sua queima, conforme salienta o docente e pesquisador do Grupo de Nanomateriais e Cerâmicas Avançadas do IFSC/USP, Prof. Renato Vitalino Gonçalves. “De fato, a perspectiva é que as reduções das reservas de petróleo no mundo irão acontecer a cada década, o que abre a porta para a introdução de combustíveis renováveis, uma ação que irá combater e certamente atenuar os desequilíbrios ambientais que estamos sofrendo, por exemplo, com as temperaturas a atingirem valores nunca antes vistos devido à emissão de dióxido de carbono (CO2), principal ator na emissão de gases que provocam o chamado “efeito estufa”. A queima de combustíveis fósseis aumenta a densidade do CO2 e, por isso, os raios solares penetram nele, mas não conseguem sair – ou saem apenas em parte -, o que causa esse efeito global que coloca em risco o planeta”, relata o docente.
Alternativa: “Hidrogênio Verde”
As alternativas para substituir os combustíveis fósseis já começaram há algum tempo, sendo que a introdução dos veículos movidos a energia elétrica terá sido a primeira delas, utilizando baterias para esse efeito, contudo, de alguma forma ineficaz. O pesquisador aponta que a utilização de baterias nos veículos automóveis tem um problema que é difícil de equacionar: o fato das baterias terem recarga bastante baixa, promovendo somente uma autonomia calculada entre 400 e 500 quilômetros para veículos de passeio, reduz a possibilidade de serem utilizadas em veículos de longo percurso, como caminhões, já para não falar dos trens e aviões. Aí, surgiu a hipótese de se desenvolver e utilizar o designado “hidrogênio verde”. “Os carros elétricos vieram para ficar, o que consubstancia o movimento global para substituir os combustíveis fósseis. Depois de se terem observado as limitações resultantes da utilização de baterias nos veículos automóveis, a ideia de se utilizarem células de combustível de hidrogênio ganhou força, um projeto que está sendo cada vez mais implementado, com exemplos claros nos Estados Unidos, Japão e Coreia do Sul. Ao invés da bateria, os carros que hoje são movidos a hidrogênio, em lugar dos habituais tanques de combustível apresentam uma célula, existindo complementarmente um tanque de hidrogênio cujo manuseio é altamente seguro. O funcionamento das células a combustível baseia-se na divisão dos prótons do hidrogênio por uma membrana, gerando uma corrente elétrica que alimenta o motor elétrico do veículo. Como o hidrogênio tem baixa densidade no estado gasoso, é possível armazenar grandes quantidades num recipiente muito pequeno”, enfatiza o pesquisador.
Contudo, existe um “porém”, atendendo a que cerca de 95% do hidrogênio gerado vem de fontes fósseis, o que redireciona o problema para o estado inicial, ou seja, se os combustíveis fósseis reduzirem dramaticamente, o hidrogênio também reduzirá… E é aí que entra o projeto da criação do “hidrogênio verde”, que pode vir de diversas fontes renováveis e limpas, como a água e etanol. “A implementação de células de combustível com base em “hidrogênio verde” em veículos automóveis é de fato algo muito promissor. Um exemplo de sucesso vem do Ceará, onde está sendo introduzida a primeira planta-piloto de larga escala para a produção de “hidrogênio verde” a partir da eletrólise da água, onde a energia elétrica aplicada aos eletrolisadores será produzida a partir de painéis fotovoltaicos e turbinas aeólicas. Temos então aí o exemplo da utilização da luz solar e do vento para a geração desse gás “limpo”, através de energias renováveis”, pontua o Prof. Renato Gonçalves, sublinhando que após sua utilização na célula de combustível o “hidrogênio verde” se recombina com o oxigênio na atmosfera, voltando a ser água e completando o ciclo.
“Hidrogênio verde” – Fotossíntese artificial em laboratório
O “hidrogênio verde” é uma das alternativas aos combustíveis fósseis, contudo existe também outra opção muito viável – onde o Brasil pode ser pioneiro -, que é a utilização do etanol, já que o país é o segundo maior produtor do produto do mundo e o primeiro com utilização da cana de açúcar. Segundo nosso entrevistado, nosso país tem a possibilidade real de implementar uma tecnologia baseada em células de combustível a etanol, que não envolve a queima do combustível, mas sim convertê-lo em “hidrogênio verde”, já que o pouco de CO2 que é liberado na atmosfera é consumido pelas plantas. A partir do momento em que houver incentivos na indústria e nos governos, o custo vai ser muito baixo.
“Esta metodologia foi descoberta há precisamente quarenta anos, cujo primeiro trabalho foi publicado no Japão e é o foco do trabalho que desenvolvo em meu laboratório aqui no IFSC/USP. Semicondutores, como óxido de ferro, óxido de titânio e outros, são materiais abundantes, principalmente no Brasil, onde existem grandes reservas. Esses semicondutores absorvem a luz solar e por isso geram elétrons em suas estruturas. Esses elétrons, em contato com a molécula da água, dependendo das condições ideais, podem quebrá-la, dividindo-a em hidrogênio e oxigênio. Resumidamente, tenho apenas água, o semicondutor, que é estudado por nós e modificado em sua estrutura eletrônica para aumentar a atividade, e a luz solar, que no laboratório é artificial”, explica Renato Gonçalves. Sucintamente e como mero exemplo, se colocarmos numa garrafa PET esse semicondutor, em pó, mergulhado em água e sob a luz do sol natural, consegue-se gerar “hidrogênio verde”. “Este trabalho que faço no laboratório designa-se de fotossíntese artificial, onde procuramos entender e estudar os materiais baratos que se encontram na Natureza, utilizando-os para quebrar a molécula da água, sem que haja energia externa”, conclui o pesquisador.
O professor Renato destaca a importância das agências de fomento, como FAPESP, CNPq e o RCGI/USP-Shell, no suporte e apoio ao desenvolvimento dos projetos sob sua coordenação. Confira no link https://www.rcgi.poli.usp.br/pt-br/projeto-engenharia-de-banda-de-semicondutores-em-dupla-configuracao-e-sua-utilizacao-para-producao-de-hidrogenio-verde-e-conversao-de-co2-em-produtos-quimicos-de-elevado-valor/ (Rui Sintra – Jornalista – IFSC/USP)
