{"id":6171,"date":"2022-10-27T07:30:00","date_gmt":"2022-10-27T10:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/ciencia\/?p=6171"},"modified":"2022-10-27T10:21:04","modified_gmt":"2022-10-27T13:21:04","slug":"pesquisa-torna-a-producao-de-hidrogenio-mais-barata-e-eficiente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/ciencia\/pesquisa-torna-a-producao-de-hidrogenio-mais-barata-e-eficiente\/","title":{"rendered":"Pesquisa torna a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio mais barata e eficiente"},"content":{"rendered":"\n

F\u00edsica | Trabalho realizado na UFRGS desenvolveu um catalisador de baixo custo para auxiliar na gera\u00e7\u00e3o de uma alternativa aos combust\u00edveis f\u00f3sseis<\/h4>\n\n\n\n

*Queima de combust\u00edveis f\u00f3sseis provoca a emiss\u00e3o de gases como o di\u00f3xido de carbono, que intensifica o efeito estufa e as altera\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas (Foto: Fernando Fraz\u00e3o\/Ag\u00eancia Brasil)<\/em><\/p>\n\n\n\n

Uma tese de doutorado do Programa de P\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o em F\u00edsica da UFRGS<\/a> desenvolveu um eletrocatalisador \u00e0 base de nanopart\u00edculas bimet\u00e1licas de pal\u00e1dio e cobre que pode auxiliar na produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio \u2013 uma alternativa aos combust\u00edveis f\u00f3sseis \u2013 de forma mais barata, eficiente e renov\u00e1vel. O estudo do pesquisador Dem\u00e9trius Lima procurou criar uma possibilidade sustent\u00e1vel de gera\u00e7\u00e3o de energia, reduzindo a emiss\u00e3o de carbono, que provoca o efeito estufa e o aquecimento global.<\/p>\n\n\n\n

No mundo, ainda existe uma forte depend\u00eancia dos combust\u00edveis f\u00f3sseis, como petr\u00f3leo, g\u00e1s natural e carv\u00e3o. Segundo relat\u00f3rio de 2021 da International Energy Agency<\/a> (Ag\u00eancia Internacional de Energia, ligada \u00e0 Organiza\u00e7\u00e3o para a Coopera\u00e7\u00e3o e Desenvolvimento Econ\u00f4mico), cerca de 80% do total de energia utilizada no planeta em 2020 vem dessas mat\u00e9rias-primas n\u00e3o renov\u00e1veis. Al\u00e9m disso, um problema no uso de energias renov\u00e1veis \u00e9 a depend\u00eancia de contextos favor\u00e1veis (clima, temperatura, per\u00edodos sazonais, etc.). <\/p>\n\n\n\n

Com isso em mente, Dem\u00e9trius desenvolveu um catalisador de baixo custo para auxiliar no processo de produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio, fonte de energia que pode ser usada no lugar dos combust\u00edveis f\u00f3sseis, por exemplo, em carros e trens. <\/p>\n\n\n\n

Por que hidrog\u00eanio?<\/h5>\n\n\n\n

Atualmente se produz hidrog\u00eanio a partir de combust\u00edveis f\u00f3sseis: 96% da produ\u00e7\u00e3o mundial de hidrog\u00eanio \u00e9 oriunda de fontes n\u00e3o renov\u00e1veis<\/a>. Por isso h\u00e1 a necessidade da cria\u00e7\u00e3o de alternativas mais limpas para essa produ\u00e7\u00e3o. Uma dessas possibilidades \u00e9 a eletr\u00f3lise da \u00e1gua, um processo em que se usa energia el\u00e9trica para “quebrar” as mol\u00e9culas de \u00e1gua em H2<\/sub> e O2<\/sub>. Dem\u00e9trius ressalta que a eletr\u00f3lise \u00e9 considerada um processo sustent\u00e1vel quando a eletricidade utilizada \u00e9 proveniente de uma fonte renov\u00e1vel, como energia solar ou e\u00f3lica.<\/p>\n\n\n\n

Como a eletr\u00f3lise necessita do uso de eletrocatalisadores (subst\u00e2ncias que diminuem a energia necess\u00e1ria para o rompimento da mol\u00e9cula), o pesquisador selecionou os melhores materiais para o processo: pal\u00e1dio e cobre. Dem\u00e9trius explica que o pal\u00e1dio \u00e9 excelente eletrocatalisador, mas \u00e9 um material raro e sua produ\u00e7\u00e3o tem custo elevado. J\u00e1 o cobre n\u00e3o age t\u00e3o bem quanto o pal\u00e1dio, mas \u00e9 mais barato. <\/p>\n\n\n\n

Dem\u00e9trius sintetizou nanopart\u00edculas contendo esses dois elementos em diferentes propor\u00e7\u00f5es e as caracterizou com a espectroscopia de fotoel\u00e9trons excitados por raios X (XPS). Essa t\u00e9cnica permite determinar o que est\u00e1 presente na camada fina de \u00e1tomos localizados na superf\u00edcie dos catalisadores. <\/p>\n\n\n\n

\u201cA t\u00e9cnica do XPS \u00e9 muito importante porque esse tipo de informa\u00e7\u00e3o e equipamento n\u00e3o tem em todo lugar. Na UFRGS conseguimos fazer esse estudo porque temos o equipamento\u201d<\/p>Dem\u00e9trius Lima<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Com a t\u00e9cnica, Dem\u00e9trius descobriu que, durante a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio, o \u00f3xido de cobre era removido da superf\u00edcie das nanopart\u00edculas, deixando-as mais abundantes em pal\u00e1dio e mais ativas na rea\u00e7\u00e3o. Com maior presen\u00e7a de pal\u00e1dio, a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio combust\u00edvel foi facilitada. <\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, o pesquisador testou diferentes tratamentos t\u00e9rmicos (processos de aquecimento e resfriamento de materiais para alterar suas propriedades mec\u00e2nicas e f\u00edsicas sem modificar a forma do produto) para verificar quais melhoravam ainda mais a performance desse catalisador. <\/p>\n\n\n\n

Como surpresa nos resultados, Dem\u00e9trius conta que esperava que o tratamento t\u00e9rmico realizado a v\u00e1cuo daria a melhor resposta dentre as an\u00e1lises. Na verdade, foi justamente o contr\u00e1rio: por ser a v\u00e1cuo, a falta de oxig\u00eanio na atmosfera acabou degradando uma das subst\u00e2ncias, o composto qu\u00edmico Nafion, que era utilizado no eletrodo. Dessa forma, o material acabava sofrendo maior oxida\u00e7\u00e3o de pal\u00e1dio, comprometendo a rea\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Outra surpresa foi o tratamento t\u00e9rmico em ar. O pesquisador acreditava que esse processo seria menos eficiente, mas houve mais oxida\u00e7\u00e3o do cobre, o que \u00e9 favor\u00e1vel \u00e0 rea\u00e7\u00e3o. O tratamento em ar aumentou a atividade na rea\u00e7\u00e3o; j\u00e1 o a v\u00e1cuo reduziu. \u201cEsse tratamento em ar acabou se mostrando bem mais eficiente na hora de utilizar aquele material para a realiza\u00e7\u00e3o do estudo catal\u00edtico\u201d, destaca Dem\u00e9trius. <\/p>\n\n\n\n

O momento da mudan\u00e7a<\/h5>\n\n\n\n

O autor da tese destaca que no \u00faltimo relat\u00f3rio do Painel Intergovernamental sobre Mudan\u00e7as Clim\u00e1ticas (IPCC)<\/a> est\u00e1 dito que o uso em excesso de combust\u00edveis f\u00f3sseis pode criar colapsos econ\u00f4micos e ecossist\u00eamicos para os pr\u00f3ximos 100 anos. Exige-se, assim, uma urgente descarboniza\u00e7\u00e3o da matriz energ\u00e9tica mundial.<\/p>\n\n\n\n

Para o pesquisador, estamos na \u00e9poca-chave para implementar essas ind\u00fastrias em solo nacional. \u201cEsse tipo de estudo, especificamente para a gera\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio, \u00e9 muito quente neste momento porque estamos em um per\u00edodo de transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica\u201d, relata o f\u00edsico.<\/p>\n\n\n\n

Ele destaca que o assunto est\u00e1 em voga tamb\u00e9m devido \u00e0 guerra na Ucr\u00e2nia e \u00e0 grande necessidade de energia para a Europa, que depende, em grande porcentagem, da R\u00fassia na quest\u00e3o energ\u00e9tica. \u201cA Europa est\u00e1 investindo aqui no Brasil para essa produ\u00e7\u00e3o, e acaba vindo bastante dinheiro de fora\u201d, cita Dem\u00e9trius.<\/p>\n\n\n\n

\u201cNo Rio Grande do Sul, a parte do estado que tem o maior potencial de gera\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio \u00e9 a Campanha e o Litoral Sul. Com a implementa\u00e7\u00e3o de campos e\u00f3licos poder\u00edamos produzir hidrog\u00eanio e eletricidade, gerando dinheiro e trabalho nessas regi\u00f5es que s\u00e3o historicamente menos desenvolvidas do que a parte norte do estado\u201d, destaca o pesquisador.<\/p>\n\n\n\n

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