O Research Centre for
Greenhouse Gas Innovation (RCGI), centro financiado pela Fundação de Amparo à
Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela Shell, está avançando com três
grandes frentes de pesquisa envolvendo tecnologias para a produção de
hidrogênio verde. As rotas produtivas estudadas na sede da Universidade de São
Paulo (USP) utilizam como matéria-prima produtos ou subprodutos do setor
sucroalcooleiro, como o etanol e a vinhaça.
“No cenário nacional, uma
oportunidade brasileira com hidrogênio se encontra ao redor das usinas de
cana-de-açúcar”, aponta o pesquisador do RCGI e professor da Escola Politécnica
da USP, Thiago Lopes, afirmando que a pesquisa em fase mais avançada é a que
utiliza calor para converter etanol em hidrogênio, em um processo de reforma
térmica. Em junho/2023 deve ficar pronta uma planta piloto, que produzirá
hidrogênio a partir do etanol na Cidade Universitária, na capital paulista.
“A estação experimental suprirá um ônibus a célula combustível, alimentado com hidrogênio, que constitui outro projeto de pesquisa do RCGI. Para todos os efeitos, essa estação funcionará como se fosse um posto de combustível para esse ônibus, podendo, no futuro alimentar outras unidades de consumo exclusivas do campus da USP” complementa Lopes.
A construção da planta conta com as parcerias da Raízen, Hytron e do SENAI Cimatec. O investimento da Shell Brasil no projeto é de aproximadamente R$ 50 milhões, com previsão de que sejam produzidos 5 quilos de hidrogênio por hora, que permitirão abastecer um total de três ônibus na Cidade Universitária. O primeiro entrará em circulação este ano.
O segundo projeto do RCGI
ainda está em nível de pesquisa fundamental e envolve uma tecnologia
alternativa para converter o etanol em hidrogênio via reforma eletroquímica,
com a utilização de elétrons, aproximando-se dos processos baseados na
eletrólise da água. A iniciativa é coordenada pelo engenheiro químico Hamilton
Varela, professor titular e atual diretor do Instituto de Química de São Carlos
da Universidade de São Paulo (IQSC-USP).
Pesquisador do RCGI aponta a reação de oxidação do etanol como etapa mais complexa e que os pesquisadores buscam descobrir catalisadores que favoreçam a quebra da molécula do etanol. “Ainda há necessidade de muita pesquisa para o desenvolvimento de um reformador eletroquímico eficiente e de baixo custo”, refere Thiago Lopes, ressaltando que a equipe do IQSC-USP abordará a utilização de etanol e outras biomoléculas tanto para a geração direta de energia em células a combustível quanto para a produção de hidrogênio.
Rotas produtivas estudadas na USP utilizam como matéria-prima etanol, vinhaça e reforma química via elétrons.
Já a terceira frente de
pesquisas busca o melhor aproveitamento da vinhaça (o resíduo líquido da
produção de etanol, que é produzido em uma escala de cerca de 10 a 14 litros
para cada litro de etanol produzido, e possui 95% de água em sua composição). A
vinhaça é um composto complexo, contendo em sua composição uma elevada
quantidade de matéria orgânica e potássio, sendo usada pelo setor
sucroalcooleiro como adubo e fertilizante verde, mas podendo também gerar
poluição severa no solo e em corpos hídricos.
A rota tecnológica explorada pelo centro requer a concentração do insumo, através do uso de um reator eletroquímico, que reduzirá a concentração de água e gerará H2 verde e oxigênio. Uma patente desse processo já foi depositada pelo grupo. “Se adicionarmos o oxigênio e o hidrogênio como produtos a este setor, poderemos definitivamente dar um passo significativo na conversão das atuais usinas de etanol em biorrefinarias equivalentes à atual indústria petroquímica. Poderemos produzir qualquer molécula, de maneira verde”, acrescenta o pesquisador.
Vantagens em logística
De acordo com o professor da Politécnica da USP, a vantagem de todos esses modelos tecnológicos é que eles eliminam os desafios do transporte e estocagem do H2, que exige compressão ou liquefação para sua movimentação via carretas (ou, em escalas maiores, via gasodutos), bem como armazenamentos em cilindros de alta pressão ou criogênicos. O etanol já se encontra na forma líquida e dispõe de ampla e consolidada logística de suprimento no país. Já o descarte da vinhaça é uma dificuldade atual para as usinas de etanol e poderá ser parcialmente convertida em combustível do futuro.
A tecnologia do concentrador de vinhaça é a única das três do RCGI que inclui, entre as suas etapas, a eletrólise da água para gerar hidrogênio e oxigênio. Ao redor do mundo, é nesse processo, que países como China, Estados Unidos e membros da União Europeia apostam suas fichas para a obtenção do H2 verde. O acesso a fontes de água doce (ou necessidade adicional de desalinizar água do mar) é um principal desafio dessas apostas. Na rota explorada pelo RCGI, a água já se encontra em condições relativamente degradadas, na forma de vinhaça, sendo elemento de sustentabilidade adicional a ser considerado quando se busca trabalhar com esse insumo. (canalenergia)
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