Produção de Hidrogênio Alimentada por Energia Solar – Convertendo Plástico em Algo Útil

A produção de hidrogênio alimentada por energia solar tem sido um objetivo dos engenheiros por décadas. No entanto, essa tarefa mostrou-se cara e muito difícil de ser concluída, fazendo com que a ciência ficasse atrás de outras formas de produzir energia verde, como opções solares e geotérmicas. Este mês marca um grande avanço nessa pesquisa, pois uma equipe de engenheiros baseada na UE introduziu um processo eletroquímico de reciclagem de plástico que produz hidrogênio como subproduto limpo. Aqui está o que você precisa saber

Notavelmente, criar energia limpa pode ser uma tarefa difícil que, em alguns cenários, reduz drasticamente a vantagem de usá‑la em primeiro lugar. Sistemas como painéis solares e parques eólicos podem custar muito para instalar, monitorar e manter. Além disso, exigem muito espaço e frequentemente dependem de métodos de fabricação mais antigos que não são verdes. Esta pesquisa busca transformar esse paradigma, mantendo os métodos e estratégias de produção alinhados ao objetivo geral de alcançar energia limpa.

Resíduos Plásticos

Os níveis de resíduos plásticos atingiram proporções históricas globalmente. Já em 2024, analistas preveem que 220 milhões de toneladas de resíduos plásticos serão produzidas. Infelizmente, apenas cerca de 10% desses resíduos chegarão a uma usina de reciclagem. Consequentemente, os 90% restantes ficam em aterros, cursos d’água e nas ruas das cidades.

Pode Piorar

De acordo com ambientalistas e pesquisadores, o dilema dos resíduos plásticos só tende a piorar nos próximos anos. Por um lado, a cada ano há aumento da capacidade de produção, resultando em maior uso e mais resíduos.

Perigos do Plástico Intensificam-se

Com o tempo, o plástico se decompõe em subprodutos nocivos que podem causar problemas de saúde como câncer e resistência a antibióticos, além dos óbvios impactos ambientais. Pequenos poluentes plásticos foram encontrados na cadeia alimentar.

Notavelmente, grande parte desses resíduos plásticos inclui poliestireno, que é o produto que os engenheiros focaram em sua estratégia de reciclagem de carbono, levando-os à estratégia de produção de hidrogênio alimentada por energia solar.

Reciclagem de Carbono Busca Reduzir Resíduos

Atualmente, existem muitos métodos diferentes de reciclagem disponíveis para ajudar a reduzir resíduos. Um dos mais celebrados e eficazes é a reciclagem de carbono. Essa estratégia gira em torno de decompor resíduos e utilizá‑los para criar novos materiais que podem então ser usados em outros processos de fabricação.

O objetivo da reciclagem de carbono é eliminar os resíduos um dia, transformando o plástico inútil em nova vida na forma de material industrial de estágio inicial. Aqui estão os tipos mais comuns de reciclagem de carbono em uso hoje.

Degradação Eletroquímica

A degradação eletroquímica utiliza uma mistura de certos produtos químicos e diferentes cargas elétricas para separar e criar novas ligações químicas dentro do plástico residual. Este método requer muita eletricidade para quebrar com sucesso as ligações químicas e deixar moléculas menores e mais úteis.

Biodegradação

A biodegradação é outra forma de reciclagem de carbono que tem ganhado popularidade nos últimos anos. Este método incorpora organismos vivos como fungos e bactérias. Esses microrganismos se alimentam dos resíduos plásticos em nível molecular, liberando as moléculas de carbono e oxigênio.

Esta abordagem tem a vantagem de não exigir grandes quantidades de eletricidade ou produtos químicos perigosos. No entanto, pode ser lenta, e não há como determinar plenamente quanto tempo o processo de decomposição levará, pois condições ambientais e outros fatores podem afetar o desempenho dos microrganismos.

Decomposição Térmica

A decomposição térmica utiliza calor para quebrar as ligações moleculares e liberar moléculas de carbono por meio de um processo chamado pirólise. Este método gera calor, vapor e eletricidade, que podem ser usados para compensar as necessidades de fabricação. A decomposição térmica proporciona baixas emissões, reduz poluentes atmosféricos e pode produzir bio-óleo, fibras de carbono e muitos outros produtos valiosos.

Hidrogênio a partir de Painéis Solares – Estudo

Este mês, uma equipe de engenheiros do Instituto de Pesquisa Friedrich Wöhler para Química Sustentável em Göttingen publicou um estudo¹ na revista Angewandte Chemie, detalhando um novo processo eletroquímico que requer energia mínima e não produz subprodutos nocivos.

Fonte – Instituto de Pesquisa Friedrich Wöhler para Química Sustentável em Göttingen

O método baseia‑se em um processo conhecido como eletrocatalise de ferro, que estimula os materiais e auxilia na degradação. O estudo revisa especificamente o uso de um método eletrocatalítico para proporcionar uma degradação mais eficiente dos poliestirenos. Os engenheiros comprovaram com sucesso que a conversão de plástico residual em material industrial, como produtos benzóicos monoméricos, era possível, gerando hidrogênio como subproduto ao longo do processo.

Teste

O teste começou com engenheiros tentando converter resíduos plásticos em escala de gramas. Especificamente, a equipe criou um complexo de porfirina de ferro que podia ciclar entre diferentes etapas de oxidação, aprimorando o processo de degradação do poliestireno.

Resultados

O teste provou que os pesquisadores puderam criar hidrogênio com sucesso usando este método, juntamente com uma série de outros materiais industriais úteis, como ácido benzoico, encontrado em muitos conservantes, e benzaldeído. Notavelmente, eles não tinham como objetivo produzir hidrogênio, mas sim demonstrar a eficiência de seu método de reciclagem de carbono de baixa energia.

Benefícios

Existem muitos benefícios diferentes que esta pesquisa traz ao mercado. Primeiro, o processo é totalmente baseado em ferro. O ferro não é raro e pode ser encontrado em todo o mundo. Esse ingrediente prontamente disponível é fácil de obter, barato e disponível em grandes quantidades.

Barato

O principal atrativo deste método de produção de hidrogênio é que ele reduz o consumo elétrico de outros métodos de captura de carbono. É menos caro encomendar e utilizar ferro em comparação com os outros métodos de reciclagem de carbono.

Ferro é Não Tóxico

Outro grande benefício de usar ferro é que ele não é tóxico. É encontrado naturalmente e não prejudica o meio ambiente. Dessa forma, seu uso está alinhado ao objetivo geral de limpar e reduzir custos para todos.

Eficiente

Outro grande benefício deste produto é que ele não requer muita energia para ser concluído. Assim, pode operar com painéis solares normais. Esta estratégia cria um ciclo fechado para a produção e uso do produto, reduzindo ainda mais os custos e melhorando o desempenho.

Integrar painéis solares nesta equação é visto por muitos como o próximo passo para criar um método mais eficiente que possa ser usado globalmente. Notavelmente, painéis solares de alta eficiência e outros avanços recentes podem melhorar ainda mais esta abordagem nas próximas semanas.

Escalabilidade

Outro grande ponto positivo do novo processo eletroquímico de ferro é que ele pode escalar rapidamente para nível industrial. A tecnologia é fácil de integrar e está pronta para implantação. O interesse por este método de produção de hidrogênio verde já foi despertado.

Pesquisadores

O estudo de reciclagem de carbono foi liderado por Lutz Ackermann no Instituto de Pesquisa Friedrich Wöhler para Química Sustentável em Göttingen. A equipe trabalhou com outros para obter uma compreensão completa de por que e como essa forma única de reciclagem química poderia criar um amanhã mais verde.

Empresas que poderiam se beneficiar do Estudo de Hidrogênio Alimentado por Energia Solar

Ao examinar o mercado, você pode ver facilmente algumas empresas que poderiam aproveitar esse desenvolvimento para melhorar seus resultados. Empresas no negócio de reciclagem de carbono certamente notarão a eficiência adicional para melhorar seus resultados. Aqui está uma empresa bem posicionada para obter ganhos à medida que essa tecnologia se torna publicamente disponível.

Chart Industries GTLS

A Chart Industries, com sede em Wisconsin , entrou no mercado em 1985. Charles e Arthur Holmes fundaram a empresa para fornecer produtos e suporte a fornecedores de energia e gás. Especificamente, a empresa se especializou em equipamentos criogênicos antes de expandir para a reciclagem de carbono por meio da aquisição da Earthly Lans.

A Earthly Lans ajudou a Chart Industries a introduzir a tecnologia de Captura de Carbono Criogênica (CCC) em seu processo de fabricação. Este sistema único reduz a poluição por meio de um processo proprietário de reciclagem de carbono. Como tal, é visto por muitos como uma das melhores opções ecologicamente corretas disponíveis para quem busca reduzir a poluição de carbono em escala industrial.

A Chart Industries teve alguns altos e baixos este ano, mas ainda é considerada um forte ‘hold‘ pela maioria dos analistas. A empresa garantiu várias aquisições de alto nível. Além disso, abriu fábricas na Ásia, Índia, Austrália, Europa e América do Sul.

A Chart Industries poderia integrar este método de reciclagem de baixo custo para reduzir resíduos e melhorar seus resultados. A demanda pelas ações GTLS pode aumentar nas próximas semanas e meses graças a esses desenvolvimentos e aos novos produtos e serviços da empresa. Atualmente, a GTLS tem uma capitalização de mercado de US$ 7,09 bilhões com um retorno YTD de 21,48%.

Hidrogênio Alimentado por Energia Solar – Futuro

Criar hidrogênio e outros compostos industriais valiosos usando painéis solares é revolucionário. Essas tecnologias podem trabalhar ainda mais juntas para aprimorar a manufatura verde. Por enquanto, como essas tecnologias ainda estão chegando ao público, a melhor opção é gerenciar e reduzir seus resíduos de forma responsável.

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Referência do Estudo:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Reciclagem anódica de polímeros de commodities: a fusão da eletrocatalise de ferro com reação de evolução de hidrogênio escalável. Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}