Pesquisadores da UCF desenvolvem nova tecnologia para reciclar gases de efeito estufa em energia e materiais

Dois pesquisadores da Universidade da Flórida Central desenvolveram novos métodos para produzir energia e materiais a partir do nocivo gás de efeito estufa, o metano.

Libra por libra, o impacto comparativo do metano na atmosfera da Terra é 28 vezes maior do que o do dióxido de carbono – outro importante gás com efeito de estufa – ao longo de um período de 100 anos, de acordo com a Agência de Protecção Ambiental dos EUA.

Isto ocorre porque o metano é mais eficiente na captura de radiações, apesar de ter uma vida útil mais curta na atmosfera do que o dióxido de carbono.

As principais fontes de emissões de metano incluem energia e indústria, agricultura e aterros sanitários.

As novas inovações da UCF permitem que o metano seja utilizado na produção de energia verde e na criação de materiais de alto desempenho para dispositivos inteligentes, biotecnologia, células solares e muito mais.

As invenções vêm da nanotecnóloga Laurene Tetard e do especialista em catálise Richard Blair, que têm sido colaboradores de pesquisa na UCF nos últimos 10 anos.

Tetard é professor associado e presidente associado do Departamento de Física da UCF e pesquisador do NanoScience Technology Center, e Blair é professor pesquisador do Florida Space Institute da UCF.

Uma tecnologia melhor e mais limpa para a produção de hidrogênio

A primeira invenção é um método para produzir hidrogênio a partir de hidrocarbonetos, como o metano, sem liberar gás carbônico.

Ao utilizar luz visível – como um laser, lâmpada ou fonte solar – e fotocatalisadores ricos em boro projetados para defeitos, a inovação destaca uma nova funcionalidade de materiais em nanoescala para captura assistida por luz visível e conversão de hidrocarbonetos como o metano. A engenharia de defeitos refere-se à criação de materiais estruturados irregularmente.

A invenção UCF produz hidrogênio livre de contaminantes, como compostos poliaromáticos superiores, dióxido de carbono ou monóxido de carbono, que são comuns em reações realizadas em temperaturas mais altas em catalisadores convencionais.

O desenvolvimento pode potencialmente reduzir o custo dos catalisadores utilizados para a criação de energia, permitir mais conversão fotocatalítica na faixa visível e permitir um uso mais eficiente da energia solar para catálise.

As aplicações de mercado incluem a possível produção em larga escala de hidrogénio em parques solares e a captura e conversão de metano.

“Essa invenção é na verdade dupla”, diz Blair. “Você obtém hidrogênio verde e remove – e não realmente sequestra – o metano. Você está processando metano apenas em hidrogênio e carbono puro que pode ser usado em coisas como baterias.”

Ele diz que a produção tradicional de hidrogênio utiliza altas temperaturas com metano e água, mas além do hidrogênio, esse processo também gera dióxido 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.”

Ele observou que no Exolith Lab da UCF eles foram capazes de gerar hidrogênio a partir do gás metano usando a luz solar, colocando o sistema em um grande concentrador solar.

Sabendo disso, ele diz que países que não possuem fontes abundantes de energia poderiam usar a invenção, já que tudo o que precisariam seria metano e luz solar.

Além dos sistemas de petróleo e gás natural, o metano existe em aterros sanitários, áreas industriais e agrícolas e locais de tratamento de águas residuais.

Cultivo de nano/microestruturas de carbono livres de contaminantes

Esta 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 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.

“É como ter uma impressora 3D de carbono em vez de uma impressora 3D de polímero”, diz Tetard. “Se tivermos uma ferramenta como esta, talvez existam até mesmo alguns projetos de andaimes de carbono que possamos criar e que sejam impossíveis hoje.”