“Série Energia”: Hidrogênio verde está mais próximo de se tornar uma realidade
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Duas pesquisas, na Alemanha e nos EUA, encontram caminhos que podem levar à viabilidade de investimentos na produção do combustível sustentável
A urgente transição energética, ou descarbonização da matriz energética, tem levado agências de fomento a aplicar elevados recursos e os pesquisadores a se debruçar sobre suas mesas para refletir e buscar soluções que melhorem a viabilidade comercial do hidrogênio verde, uma vez que este combustível é totalmente sustentável e não gera nenhum gás de efeito estufa (GEE), nem na sua produção nem no seu consumo.
Mas o que é o hidrogênio verde? Basicamente, o hidrogênio verde é obtido da eletrólise da molécula da água, ou seja, quebrando a molécula de água e obtendo-se o gás hidrogênio (H2) e oxigênio (O2). Porém, o hidrogênio só é considerado verde e, portanto, totalmente sustentável e ecologicamente correto, se a energia utilizada na eletrólise também for de origem renovável e sem emissão de gases de efeito estufa.
Este é o problema que tanto motiva os pesquisadores, uma vez que para ocorrer a eletrólise usa-se bastante energia elétrica; como sempre há perdas em uma conversão energética, nos processos mais otimistas calcula-se que cerca de 80% da energia elétrica utilizada na eletrólise resulta em energia acumulada no gás hidrogênio.
Considerando que ainda hoje a fonte de energia renovável mais cotada para produção de hidrogênio verde é a solar fotovoltaica, que possui em média uma eficiência de 14%, ou seja, de toda a energia do sol que incide sobre os painéis, apenas 14% é transformada em energia elétrica. Assim, na produção de hidrogênio verde a partir de fontes solar fotovoltaicas, obteríamos uma eficiência de cerca de 11,2% de toda energia solar que incide sobre os módulos solares, o que é bastante baixo para uma viabilidade econômica.
De acordo com um grupo de pesquisadores da Universidade de Tubingen, da Alemanha, a possibilidade de produção do hidrogênio verde com viabilidade comercial está mais próxima. O grupo de pesquisadores, liderados por Matthias May, tem trabalhado para desenvolver células fotoeletroquímicas para produção do hidrogênio verde por um processo chamado de fotossíntese artificial, que basicamente é a obtenção do gás hidrogênio a partir da água em um reator que utilize a luz solar diretamente, como fonte de energia, dispensando assim a conversão de luz solar em eletricidade para depois usar essa energia na produção de gás hidrogênio.
A equipe do professor May já produziu várias versões desse reator de células fotoeletroquímicas, obtendo eficiência cada vez melhor ao longo do tempo. Mas a última versão do reator, cujos resultados foram publicados na edição de outubro da revista Cell Reports Physical Science, apresentou uma eficiência de 18% na conversão de energia solar para produção de hidrogênio verde, que é o segundo melhor índice de eficiência para o processo de produção de fotossíntese artificial.
Embora não seja o melhor índice de eficiência, os resultados apresentados demonstram melhoras significativas na durabilidade do reator em relação aos modelos anteriores, o que deixou a equipe extremamente otimista e entusiasmada a continuar melhorando a durabilidade e eficiência de seus reatores de células fotoeletroquímicas.
Paralelamente, Austin Fehr, da Universidade Rice, nos Estados Unidos, tem trabalhado com sua equipe em células fotoeletroquímicas para a produção de hidrogênio verde a partir de fotossíntese artificial. E esse grupo é o que obtém o melhor índice de eficiência para esse tipo de célula até o momento, com uma eficiência de 20,8% de acordo com os dados publicados na revista Nature Communications, na edição de junho de 2023. Embora a equipe tenha conseguido este excelente índice de eficiência com utilização de componentes eletrônicos considerados de baixo custo, ainda têm trabalhado para alcançar a estabilidade e durabilidade da célula, uma vez que o material utilizado, a perovskita de haleto, é considerado extremamente instável em água. A perovskita (mineral raro descoberto na Rússia) de haleto (composto químico) é um dispositivo fotovoltaico que apresenta alta eficiência de conversão de energia acima de 30%.
As duas inovações mostram que, embora ainda haja um longo caminho a ser percorrido, a possibilidade de termos geração de hidrogênio verde de forma distribuída e popularizada, como é hoje a energia solar fotovoltaica, pode estar mais próxima do que imaginávamos.
Fonte: Jornal USP
