Grupo estuda como converter etanol em eletricidade e hidrogênio

Técnica investigada no Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa utiliza um sistema eletroquímico e promete reduzir o custo de energia elétrica ao longo do processo

Agência FAPESP* – A chamada “reforma eletroquímica” é uma técnica que tem sido usada na produção de hidrogênio a partir da oxidação de álcoois e quebra das moléculas da água. Essa novidade, que passou a ser usada de forma sistemática no mundo há cerca de dois anos, está sendo explorada no projeto “Uso eficiente de etanol para produção de hidrogênio e eletricidade”, desenvolvido no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP).

“O hidrogênio é o combustível do futuro, mas o etanol não fica atrás nessa corrida. Juntos, eles podem dar ao Brasil um papel de protagonismo na luta por um combustível verde”, diz o engenheiro químico Hamilton Varela, coordenador do projeto e diretor do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP).

Segundo o químico Germano Tremiliosi Filho, vice-coordenador do projeto, uma das vantagens desse tipo de reação é reduzir o custo da energia elétrica ao longo do processo. “Na produção de hidrogênio em escala comercial por eletrólise da água, aplica-se uma voltagem no sistema da ordem de 2 volts. No caso da reforma eletroquímica, esse potencial energético é muito mais baixo, entre 0,6 e 0,7 volt. Trabalha-se com uma quantidade energética um terço menor do que a exigida pela eletrólise da água”, conta o especialista, que é professor do IQSC.

Varela cuida do chamado mecanismo de reação, onde se debruça sobre as equações do passo a passo da reação de oxidação do etanol, que é a fase mais complexa que ocorre no reformador. “Por meio de simulações, a ideia é descobrir quais catalisadores favorecem a quebra da molécula do etanol, como é o caso do catalisador de platina, o mais utilizado para essa reação”, aponta o pesquisador. “É uma etapa inicial, mas primordial para o desenrolar das outras fases. Essas informações contribuem para que os demais colegas consigam desenvolver células a combustível, equipamento que utiliza o hidrogênio para gerar eletricidade, e reformadores eletroquímicos mais eficientes ao longo do projeto."

Na reforma eletroquímica, os catalisadores desempenham papel fundamental, pois provocam tanto a oxidação do etanol quanto a redução da água e assim fazem com que a célula de reforma eletroquímica gere hidrogênio. “Estamos desenvolvendo catalisadores para a redução da água tanto à base de sulfetos quanto de metais de transição, como níquel e ferro, que, por sinal, são materiais mais baratos do que a platina, por exemplo, utilizada atualmente”, esclarece Tremiliosi Filho.

No decorrer do projeto, os pesquisadores pretendem desenvolver uma célula de membrana polimérica que, por meio da reforma eletroquímica, possa converter etanol e água em hidrogênio para abastecer células a combustível. “A ideia é que no futuro as residências ou prédios possuam células a combustível estacionárias, nos moldes do que acontece com os geradores a óleo diesel”, prevê Varela. “Essas células a combustível poderão alimentar os veículos e fornecer eletricidade para a casa. Tudo com hidrogênio."

Atualmente o grupo busca compreender como as diferenças de temperatura impactam o processo. “Uma hipótese nesse caso seria instalar a bordo do veículo um reformador eletroquímico que processaria etanol e água em hidrogênio, para suprir a célula a combustível e fazer funcionar o motor elétrico. Mas o desenvolvimento do reformador ainda demanda muita pesquisa, inclusive em nível mundial”, diz Tremiliosi Filho. “Ou seja, a célula a combustível direta de etanol é uma proposta de longo prazo."

* Com informações da Assessoria de Comunicação do RCGI.