MADRID, 12 maio (EUROPA PRESS) -
Pesquisadores desenvolveram dois sistemas exclusivos, eficientes em termos de energia e econômicos que usam a ureia presente na urina ou em águas residuais para gerar hidrogênio.
Esses sistemas exclusivos revelam novas maneiras de gerar hidrogênio "verde" de forma econômica, uma fonte de energia sustentável e renovável, e o potencial de remediar resíduos nitrogenados em ambientes aquáticos.
Normalmente, o hidrogênio é gerado por eletrólise para separar a água em oxigênio e hidrogênio. Essa é uma tecnologia promissora para ajudar a enfrentar a crise global de energia, mas o processo consome muita energia, o que o torna proibitivamente caro em comparação com a extração de hidrogênio de combustíveis fósseis (hidrogênio cinzento), um processo por si só indesejável devido às emissões de carbono que gera.
Ao contrário da água, um sistema de eletrólise que gera hidrogênio a partir da ureia consome muito menos energia.
SUPERA AS LIMITAÇÕES EXISTENTES
Apesar dessa vantagem, os sistemas existentes baseados em ureia têm várias limitações, como a baixa quantidade de hidrogênio que pode ser extraída e a geração de subprodutos indesejáveis de nitrogênio (nitratos e nitritos) que são tóxicos e competem com a produção de hidrogênio, reduzindo ainda mais a eficiência geral do sistema.
Pesquisadores do Centro de Excelência em Ciência e Inovação do Carbono (COE-CSI) do Conselho de Pesquisa da Austrália e da Universidade de Adelaide desenvolveram dois sistemas de eletrólise baseados em ureia que superam esses problemas e permitem a geração de hidrogênio verde a um custo que eles calcularam ser comparável ou inferior ao da produção de hidrogênio cinza convencional.
A pesquisa sobre cada sistema foi publicada em artigos separados, um na revista Angewandte Chemie International Edition e o outro na Nature Communications.
A produção de hidrogênio a partir de ureia pura não é nova, mas a equipe descobriu um processo mais acessível e econômico que utiliza a urina como fonte alternativa à ureia pura.
"Embora não tenhamos resolvido todos os problemas, se esses sistemas forem ampliados, nossos sistemas produzirão nitrogênio gasoso inofensivo em vez de nitratos e nitritos tóxicos, e ambos os sistemas consumirão de 20 a 27% menos eletricidade do que os sistemas de separação de água", diz o Prof.
"Precisamos reduzir o custo da produção de hidrogênio, mas de uma forma neutra em termos de carbono. O sistema do nosso primeiro artigo, embora utilize um sistema exclusivo sem membrana e um novo catalisador à base de cobre, usa ureia pura, que é produzida pelo processo de síntese de amônia Haber-Bosch, que consome muita energia e CO2.
Resolvemos esse problema usando uma fonte de ureia ecologicamente correta: a urina humana, que forma a base do sistema examinado em nosso segundo artigo", explicou ele.
TAMBÉM A PARTIR DE ÁGUAS RESIDUAIS
A urina ou a ureia também podem ser provenientes de águas residuais com alto teor de nitrogênio. Entretanto, a urina em um sistema eletrocatalítico apresenta outro problema. Os íons de cloreto na urina desencadeiam uma reação que gera cloro e causa corrosão irreversível do ânodo do sistema, onde ocorre a oxidação e a perda de elétrons.
"No primeiro sistema, desenvolvemos um sistema inovador e altamente eficiente de eletrólise de ureia sem membrana para a produção de hidrogênio de baixo custo. Nesse segundo sistema, desenvolvemos um novo mecanismo de oxidação mediado por cloro usando catalisadores à base de platina em suportes de carbono para gerar hidrogênio a partir da urina", diz o professor Qiao.
A platina é um metal caro, precioso e finito, e sua crescente demanda como material catalítico é insustentável. Uma das principais missões do ARC Centre of Excellence for Carbon Science and Innovation é promover tecnologias transformadoras de catalisadores de carbono para os setores tradicionais de energia e produtos químicos.
A equipe da Universidade de Adelaide se baseará nessa pesquisa fundamental ao desenvolver catalisadores de metais não preciosos com suporte de carbono para a construção de sistemas de tratamento de urina e águas residuais sem membranas, obtendo uma recuperação de hidrogênio verde de custo mais baixo e, ao mesmo tempo, remediando o ambiente das águas residuais.
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