Segundo estudo liderado por pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias, a substituição da água por um subproduto abundante do biodiesel aumenta a eficiência das células fotoeletroquímicas. Isso ocorre porque a oxidação da água é um processo lento e pouco eficiente.
Um estudo liderado por pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) demonstrou que a troca de água por glicerol – popularmente conhecido como glicerina – incrementa a eficiência de células fotoeletroquímicas, equipamentos que usam luz solar como fonte de energia limpa e renovável para gerar hidrogênio verde.
O CINE é um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Shell em 2018. O centro é sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universidade de São Paulo (USP) e Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), com a participação de outras oito instituições brasileiras.
Materiais sensíveis no fotoanodo absorvem a luz nas células fotoeletroquímicas. Ela impulsiona uma série de reações de oxidação (perda de elétrons) e redução (ganho de elétrons), que, no final, dividem a molécula de água em moléculas de oxigênio e hidrogênio. Entretanto, a oxidação da água é um processo lento e pouco eficiente. Por isso, grupos de pesquisa em todo o mundo buscam formas de superar essa limitação.
Oxidação Sustentável Avançada
Pesquisadores adotam a estratégia de substituir a água por outras moléculas que se oxidam com mais facilidade e geram correntes elétricas maiores. Isso torna mais eficiente a produção de hidrogênio. A ideia é usar moléculas orgânicas obtidas de fontes renováveis e sustentáveis, como os resíduos de biomassa.
“No processo de geração de hidrogênio é preciso de energia, que pode ser oriunda da rede elétrica, como na eletrólise clássica, ou de outras fontes, como a energia solar”, explica Elton Sitta, professor da UFSCar e pesquisador do CINE. “Em nosso trabalho estudamos moléculas orgânicas que, quando oxidadas, podem servir de fontes de elétrons e prótons para geração de hidrogênio”, diz Sitta, que liderou o estudo, publicado no periódico Electrochimica Acta.
Os autores fizeram experimentos para comparar a oxidação de moléculas de metanol, etileno glicol e glicerol em fotoanodos de vanadato de bismuto. Pesquisadores consideram o material promissor para esse tipo de aplicação por causa de sua boa absorção de luz, baixa toxicidade, baixo custo e estabilidade perante a umidade e a luz.
A equipe de pesquisa concluiu que o glicerol apresenta a melhor atividade na geração de elétrons para a produção de hidrogênio verde. Além disso, é uma substância amplamente disponível no Brasil por ser um subproduto da produção de biodiesel. Finalmente, a oxidação dessas moléculas fornece elétrons e gera substâncias que diversas indústrias podem usar como matérias-primas.
“Para a produção em larga escala, há desafios tanto para a oxidação da água como para a de moléculas orgânicas como fonte de elétrons, mas as orgânicas têm se mostrado uma alternativa interessante para evitar a corrosão dos fotocatalisadores e a possibilidade de se obter outros produtos de valor agregado”, afirma Sitta.
