04/Jun/2024

Cientistas da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) descobriram um material que tem potencial para contribuir na fabricação de hidrogênio verde. Trata-se de um polímero condutor chamado polianilina, que possui camadas de nanotubos de carbono de paredes múltiplas. O hidrogênio verde é uma das promessas para permitir a transição energética, mas enfrenta o desafio de superar os altos custos de produção. Publicado na revista Polymer em março, o estudo inova ao utilizar um material orgânico (a polianilina) e a nanotecnologia. Ao lançar luz ultravioleta sobre o material, uma corrente elétrica é gerada, promovendo reações químicas que resultam no hidrogênio verde.

Os pesquisadores já sabiam que a polianilina conseguia conduzir eletricidade e, assim, gerar o combustível, mas se surpreenderam ao perceber que a presença dos nanotubos de carbono aumentava o desempenho da polianilina. Quanto maior a concentração de nanotubos, menos energia foi necessária para produzir o hidrogênio verde. Os nanotubos de carbono usados no sistema têm largura equivalente ao diâmetro de um fio de cabelo, dividido em mil vezes. Por ora, o estudo está em fase de laboratório. Ainda serão necessários testes para verificar se o material é viável em nível industrial e formas de otimizá-lo em termos econômicos. O hidrogênio verde tem potencial para substituir os combustíveis fósseis em diferentes áreas, como transporte, fábricas e na geração de energia elétrica.

Segundo os pesquisadores, o produto também pode servir para fazer ureia, usada em fertilizantes. O estudo é o primeiro passo para mostrar a viabilidade do material. Agora, novos estudos serão úteis para aprimorar o método. Os primeiros passos foram vencidos, mas ainda tem muita coisa nova para fazer e novas oportunidades que estão nascendo. A polianilina tem a vantagem de ter produção mais simples do que a cerâmica, ao menos na escala laboratorial. Outros estudos têm testado paralelamente a obtenção de hidrogênio verde por meio da cerâmica, que é semicondutora. Na cerâmica, os processos exigem equipamentos mais complexos, como fornos com alta temperatura em fábricas especializadas. Ela precisa ficar sob forte calor por longo tempo.

Já a polianilina é feita em temperatura ambiente com reagentes líquidos. Isso tem potencial de reduzir os custos. A pesquisa teve financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (CNPq), Rede AroNano/Embrapa e Financiadora de Estudos e Projetos (Finep). O trabalho também contou com apoio da empresa Shell. Para desenvolver o experimento, os pesquisadores utilizaram os laboratórios da Embrapa de Instrumentação, o Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio e o da UFSCar. Em um recipiente de vidro com água e um tipo de sal (solução salina), os pesquisadores colocaram um vidro especial chamado de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), contendo a polianilina com os nanotubos de carbono.

Esse vidro tem como diferencial o fato de ser condutor. Em seguida, os cientistas estabeleceram uma diferença de potencial no sistema, o que permite a passagem de corrente elétrica quando a luz ultravioleta bate em cima do vidro com a polianilina. Ocorre, então, uma reação química - a eletrólise. Ela divide moléculas de água (H2O) em hidrogênio (H2) e oxigênio (O2), que vão para direções diferentes. O H2 fica retido na superfície da polianilina, e o O2 vai para outro material acoplado à base de platina do recipiente. O experimento foi feito com uma luz que tem apenas radiação UV, de melhor absorção pela polianilina. Já a luz do sol tem espectro maior e inclui também a luz visível e a infravermelha. Em teste não descrito na pesquisa, foi utilizada a polianilina com uma luz que simula a solar e obteve produção de hidrogênio verde, mas com menor eficiência.

A polianilina é uma tecnologia recente e ainda tem muito a ser explorada. Em 2000, o Prêmio Nobel de Química foi para três cientistas pela “descoberta e desenvolvimento de polímeros condutores”. Tipicamente, polímeros, entre eles os famosos plásticos, não conduzem eletricidade por serem materiais de origem orgânica. São utilizados, inclusive, como isolantes de fios de cobre em cabos elétricos comuns. Os pesquisadores agraciados com o Nobel fizeram suas descobertas semifinais em 1970 e as tornaram um campo de pesquisa. O grande avanço na descoberta da polianilina foi por ser um polímero que conduz eletricidade. A utilização desse material orgânico com os nanotubos de carbono é o grande diferencial nesse trabalho em relação ao que se tem na literatura sobre o hidrogênio verde.

Para a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), a busca por melhores resultados é um dos maiores desafios. As tecnologias antigas têm baixa eficiência. Qualquer substituição com eficiência maior e utilizando diretamente a energia solar é algo que merece ser investigado. Parte das gerações mais recentes de materiais traz maior eficiência ao processo, mas ainda enfrenta problemas de alto custo. O grupo de eletrolisadores de alta temperatura (SOEC), do qual fazem parte a cerâmica e alguns metais, por exemplo, apesar de mais eficiente do que a geração anterior, também é mais caro. Para o futuro, deve ser usada uma variedade de materiais para obter hidrogênio verde. Haverá diferentes tecnologias. Inclusive combiná-las, eventualmente, pode se mostrar boa solução. Fonte: Broadcast Agro. Adaptado por Cogo Inteligência em Agronegócio.