Pesquisa da UFPB identifica material com potencial de facilitar produção de hidrogênio verde

Uma pesquisa do Programa de Pós-Graduação de Química (PPGQ) da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) identificou um novo material – baseado na junção de óxido de cobalto (Co₃O₄) com carvão ativado, substâncias à base de carbono – que podem ajudar a alavancar a produção do gás hidrogênio (H₂), também chamado de hidrogênio verde, a partir da água. O estudo foi transformado em artigo para integrar a edição mais recente do periódico científico Dalton Transactions, editado pela sociedade científica inglesa Royal Society of Chemistry (RSC).

Desenvolvida entre os anos de 2019 e 2021, a pesquisa foi o tema da dissertação do estudante Andrei Fellipe Veríssimo de Lima, que foi orientado pelo professor Fausthon da Silva, do Departamento de Química (DQ) da UFPB, e contou também com a parceria de cientistas da Romênia.

O hidrogênio verde é uma fonte de energia limpa e renovável que deve suceder os combustíveis fósseis, cuja substituição é necessária para frear a emissão de gases que provocam o efeito estufa e as transformações climáticas. O método mais sustentável para sua obtenção é a partir da eletrólise da água, ou seja, a decomposição química do líquido em gás hidrogênio, portanto, em hidrogênio verde, e gás oxigênio, a partir da passagem de uma corrente elétrica pela água. No entanto, sua produção em larga escala exige grande consumo de energia elétrica para quebrar as moléculas de água em H₂ e O₂.

Uma alternativa para diminuir esse grande consumo de eletricidade é o desenvolvimento de eletrocatalisadores, substâncias que aceleram a reação química neste meio, reduzindo o dispêndio de energia elétrica usada no processo. Foi o que os pesquisadores da UFPB fizeram. Para isso, foram utilizadas técnicas físico-químicas para, a partir da substância 2-metilimidazolato de cobalto (ZIF-67), originar o compósito que sintetiza o óxido de cobalto (Co₃O₄), em nanopartículas, ao carvão ativado. Em seguida, os pesquisadores estudaram o desempenho eletrocatalítico, em meio alcalino, do compósito formado e identificaram que ele teve performance igual ou superior quando comparados a outros materiais com potencial eletrocatalítico já existentes e listados pela literatura da área.

Além disso, outras vantagens do compósito estudado, segundo o professor Fausthon da Silva, são a sua facilidade de aquisição e baixo custo. Para o docente, são esses benefícios que podem incentivar a adesão do mercado pelo hidrogênio verde, acelerando, assim, a transição para uma matriz energética limpa.

“Na atualidade, buscam-se novos materiais que são obtidos em experimentos simples de laboratório e partindo de reagentes químicos de baixo valor comercial. Na nossa pesquisa, usamos carvão ativado comercial, uma substância muito barata, simples e abundante. Adicionalmente, realizamos uma síntese que usa apenas um béquer e um forno tipo mufla, equipamentos que você pode encontrar em qualquer laboratório, por mais simples que seja”, explica o professor Fausthon.

Colaboração de instituições de fomento à pesquisa

O projeto de pesquisa teve a colaboração da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), por meio do Instituto Nacional em Ciências Moleculares (INCT-CIMOL), que financiaram o trabalho com, respectivamente, bolsas de pesquisa, infraestrutura e insumos.

Já os experimentos foram desenvolvidos no Laboratório de Compostos de Coordenação e Química de Superfície (LCCQS) da UFPB, no Campus de João Pessoa, com colaboração internacional do National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, na Romênia.

O artigo não se encontra disponível gratuitamente em respeito aos direitos autorais. No entanto, os interessados em mais detalhes sobre a pesquisa podem acessar o estudo por meio de link pago, disponível em: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/dt/d3dt03720g.

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Texto: Vinícius Vieira
Edição: Aline Lins
Foto Ilustrativa: Freepik
Ascom/UFPB