Os investigadores estão a desenvolver um sistema de combustível automóvel baseado em hidrogénio com zero emissões de gases com efeito de estufa, utilizando um líquido convertido por um catalisador. O método, ainda em investigação, enfrenta desafios como a durabilidade do catalisador e a compatibilidade ecológica da produção de hidrogénio, destacando a necessidade de apoio político às energias renováveis.
Investigadores da Universidade de Lund, na Suécia, desenvolveram um sistema inovador de combustível automóvel que funciona de forma circular, minimizando as emissões de gases com efeito de estufa. Este sistema utiliza um líquido único que, quando combinado com um catalisador sólido, se transforma em combustível de hidrogênio para o carro. Após o uso, o líquido gasto é retirado do tanque do veículo e recarregado com hidrogênio, ficando pronto para reaproveitamento. Este processo forma um sistema de circuito fechado que reduz significativamente o impacto ambiental.
Em dois artigos de pesquisa, os pesquisadores de Lund demonstraram que o método funciona e, embora ainda seja uma pesquisa básica, tem potencial para se tornar um sistema eficiente de armazenamento de energia no futuro.
“Nosso catalisador é um dos mais eficientes que existem, pelo menos se você olhar para as pesquisas disponíveis publicamente”, diz Ola Wendt, professor do Departamento de Química da Universidade de Lund, e um dos autores.
Abordando o impacto climático e explorando o gás hidrogênio
É necessário encontrar formas alternativas de produzir, armazenar e transformar energia, a fim de reduzir as emissões de dióxido de carbono provenientes dos combustíveis fósseis, para reduzir o impacto no clima. Uma forma envolve o tão falado gás hidrogênio, que muitos veem como uma solução futura para armazenamento de energia. A natureza armazena energia em ligações químicas, e o hidrogênio contém a maior densidade de energia em relação ao seu peso.
“No entanto, o gás pode ser difícil de manusear, por isso estamos a olhar para um combustível líquido carregado com hidrogénio que possa ser entregue numa bomba, de uma forma muito semelhante ao que acontece hoje nos postos de gasolina”, diz Ola Wendt.
O conceito é conhecido como LOHC (transportadores orgânicos líquidos de hidrogênio) e não é novo como tal. O desafio é encontrar um catalisador tão eficiente quanto possível, que possa extrair o hidrogênio do líquido.
O sistema foi projetado para funcionar com um líquido “carregado” com hidrogênio. O líquido é bombeado através de um catalisador sólido que extrai o hidrogênio. Isto pode ser usado numa célula de combustível – que converte combustível químico em eletricidade – enquanto o líquido “gasto” segue para outro tanque. A única emissão é a água.
Reabastecimento e produção em larga escala
O líquido gasto pode então ser esvaziado em um posto de gasolina antes de ser reabastecido com líquido novo carregado. Isto significaria provavelmente uma produção em grande escala da substância, comparável às actuais refinarias de petróleo.
“Convertemos mais de 99% do gás hidrogênio presente no líquido”, diz Ola Wendt.
Os pesquisadores também têm calculado se seria possível usar o combustível para veículos maiores, como ônibus, caminhões e aviões.
“Com os grandes tanques que eles possuem, talvez seja possível percorrer quase a mesma distância que seria possível com um tanque de diesel. Você também converteria cerca de 50% mais energia em comparação com o hidrogênio comprimido”, diz Ola Wendt.
Componentes e Desafios
Os líquidos utilizados são isopropanol (que é um ingrediente comum em lava-vidros) e 4-metilpiperidina.
Isso parece bom demais para ser verdade? Sim – pelo menos por enquanto, permanecem vários desafios. Uma é que a vida útil do catalisador é bastante limitada. Outra é que o irídio, no qual o catalisador se baseia, é um metal precioso.
“Mas estimamos que você precise de cerca de dois gramas de irídio por carro. Isto pode ser comparado aos conversores catalíticos de limpeza de gases de escape atuais, que contêm cerca de três gramas de platina, paládio e ródio, que também são metais preciosos”, diz Ola Wendt.
Esta é uma solução técnica baseada em pesquisa básica. Se for decidido optar por um produto acabado, Ola Wendt acredita que o conceito poderá estar pronto em dez anos – desde que seja economicamente viável e haja interesse da sociedade.
Outro problema é a forma como o hidrogénio é produzido – hoje, a maior parte da produção não é amiga do clima. O hidrogénio precisa então de ser armazenado e transportado de forma eficaz, o que não é tão simples hoje em dia. Existem também os riscos de reabastecer com hidrogénio comprimido. Os pesquisadores de Lund esperam resolver isso com seu método.
“Noventa e oito por cento de todo o hidrogénio hoje é de base fóssil, produzido a partir de gás natural. O subproduto é o dióxido de carbono. Do ponto de vista ambiental, a ideia de produzir hidrogénio para aço, baterias e combustível é inútil se for feita com gás natural”, diz Ola Wendt, mas explica que há muita investigação em curso sobre como “verde hidrogénio” poderia ser produzido dividindo a água em hidrogénio e oxigénio com a ajuda de energias renováveis.
Ao mesmo tempo, Ola Wendt acredita que são necessárias decisões políticas para que alternativas renováveis e amigas do clima ganhem uma posição adequada.
“Precisa ser mais barato e exige decisões políticas. As energias renováveis não têm qualquer hipótese de competir com algo que se acaba de extrair do solo, onde o transporte é quase o único custo, como é o caso dos combustíveis fósseis”, conclui.
Referências: “Desidrogenação sem aceitador de 4-metilpiperidina por catalisadores de irídio ligados por pinça em fluxo contínuo” por Kaushik Chakrabarti, Alice Spangenberg, Vasudevan Subramaniyan, Andreas Hederstedt, Omar Y. Abdelaziz, Alexey V. Polukeev, Reine Wallenberg, Christian P. Hulteberg e Ola F. Wendt, 27 de julho de 2023, Ciência e Tecnologia de Catálise.
DOI: 10.1039/D3CY00881A
“Desidrogenação catalisada por irídio em um reator de fluxo contínuo para geração prática de hidrogênio a bordo a partir de transportadores de hidrogênio orgânico líquido” por Alexey V. Polukeev, Reine Wallenberg, Jens Uhlig, Christian P. Hulteberg e Ola F. Wendt, 09 de março de 2022, ChemSusChem.
DOI: 10.1002/cssc.202200085
