Metano + Luz Solar + Catalisador = Emissões

Pesquisadores da Universidade da Flórida Central dizem ter descoberto uma maneira de produzir hidrogênio sem emissões de dióxido de carbono.

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Hidrogênio – está nas notícias em todos os lugares que você olha. Hidrogénio para alimentar carros e camiões com emissões zero, aço verde, combustíveis renováveis ​​e fertilizantes ecológicos. O hidrogénio poderá ser a chave para livrar o mundo do flagelo dos combustíveis fósseis, acreditam muitos. Mas como conseguir isso?

Embora seja um componente primário da água e dos combustíveis fósseis, ele se liga tão fortemente a outros átomos que é necessária muita energia para quebrar essas ligações. Na maioria dos casos, a energia necessária provém da queima de combustíveis fósseis, o que anula toda a natureza de “emissões zero” do hidrogénio.

A administração Biden planeia promover o hidrogénio com um crédito fiscal de produção de 3 dólares por quilograma que está incluído na Lei de Redução da Inflação. A questão para os ambientalistas é que produzir hidrogénio verde através da passagem de uma corrente eléctrica através da água consome uma enorme quantidade de energia. Eles temem que os novos eletrolisadores de hidrogénio consumam a maior parte da energia renovável disponível, o que forçará as empresas de serviços públicos a recorrer à geração térmica para compensar a diferença.

A produção de hidrogénio através da reforma do gás metano, que é a forma como os EUA obtêm mais de 95% do seu abastecimento, cria enormes emissões de carbono no processo. Mas e se houvesse uma forma de produzir hidrogénio a partir do metano à temperatura ambiente, utilizando apenas a luz solar, sem emissões de dióxido de carbono? É algo sobre o qual o mundo gostaria de saber mais? Ah, pode apostar!

Os pesquisadores Richard Blair e Laurene Tetard, ambos professores da Universidade da Flórida Central, afirmam ter desenvolvido um processo que permite que o metano seja convertido em hidrogênio e carbono à temperatura ambiente, usando apenas a luz solar. Como costuma acontecer em projetos científicos, a descoberta foi em grande parte acidental (a cola usada para Sticky Notes resultou da busca por um adesivo de alta resistência para aviões).

A tecnologia que a equipe desenvolveu para produzir carbono a partir de nitreto de boro modificado usando luz visível surgiu inesperadamente. Blair diz que para analisar a superfície do catalisador, eles o colocariam em um pequeno recipiente, pressurizariam-no com um gás hidrocarboneto como o propeno e depois o exporiam à luz laser.

“Cada vez, ele fazia duas coisas frustrantes”, diz ele. “O próprio catalisador emitia luz que obscurecia todos os dados de que precisávamos, e o aluno dizia: 'está queimando' e eu diria que isso é impossível. Não há carbono no catalisador.”

Tetard acrescenta: “E não havia oxigênio”. Eles ficaram perplexos. “Se quiséssemos estudar aquele local em chamas, ele precisava ser maior.” Assim que conseguiram produzir uma amostra maior, eles a colocaram no microscópio eletrônico. “Começamos a ver algumas linhas, mas é um pó solto e bagunçado, então não deveria ser encomendado. Mas quando ampliamos um pouco mais, vimos um pouco de carbono e muito carbono, com o pó de nitreto de boro projetado com defeito grudado no topo.”

O que era visto como um problema foi, na verdade, um acaso, pois a descoberta permitiria a produção de hidrogénio a baixas temperaturas e a produção de carbono como subproduto, sem libertação de gases com efeito de estufa ou poluentes. Essa última parte é a chave para explicar por que essa descoberta é importante.

A lei das consequências não intencionais, edição do hidrogénio verde, está em plena exibição na guerra mal concebida da Rússia contra a Ucrânia (imagem cortesia do US DOE).

A tecnologia desenvolvida por Tetard e Blair é um método para produzir estruturas de carbono em nanoescala e microescala com dimensões controladas. Ele usa luz e um fotocatalisador projetado para defeitos para criar estruturas padronizadas e bem definidas em nanoescala e microescala a partir de inúmeras fontes de carbono. Exemplos incluem metano, etano, propano, propeno e monóxido de carbono.

“Nosso processo pega um gás de efeito estufa – o metano – e o converte em algo que não é um gás de efeito estufa e em duas coisas que são produtos valiosos, hidrogênio e carbono”, diz Blair. “E removemos o metano do ciclo.”