Catalisador de baixo custo para extração de hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/07/2003

Em um artigo publicado na revista Science do último dia 27 de Junho, engenheiros da Universidade de Winsconsin-Madison (Estados Unidos) relataram a descoberta de um catalisador de níquel-estanho que pode substituir a platina, metal várias vezes mais caro, em equipamentos de extração de hidrogênio a partir de plantas. A descoberta poderá viabilizar a utilização do hidrogênio como combustível, uma vez que ele poderá ser fabricado em um processo limpo, em baixa temperatura e sem a geração de gases que causam o efeito estufa.

O novo catalisador, juntamente com uma segunda inovação, a qual purifica o hidrogênio para utilização em células a combustível, pode se transformar em uma alternativa viável para se fazer uma transição da atual economia baseada no petróleo para outra, mais limpa, baseada no hidrogênio gerado a partir de fontes renováveis.

O Dr. James Dumesic e seus alunos George Huber e John Shabaker testaram mais de 300 materiais até encontrar uma combinação exata de níquel, estanho e alumínio que reage com hidrocarbonetos derivados de biomassa, produzindo hidrogênio e dióxido de carbono, mas sem gerar grandes quantidades de metano. Em 2.002, Dumesic apresentou outra pesquisa, anunciando uma forma de se retirar hidrogênio do açúcar.

"A platina é muito eficaz mas também é muito cara," explica Dumesic. "Ela é também problemática para produção de energia em larga escala porque a platina já é necessária para uso como anodo e catodo em células a combustível alimentadas por hidrogênio. Nós sabíamos que o níquel era muito ativo, mas ele permite que a reação continue após a produção do hidrogênio, gerando o metano. Nós descobrimos que, adicionando estanho ao que é conhecido como catalisador Raney-Níquel, diminui a taxa de metano produzido sem comprometer a taxa de produção de hidrogênio."

O novo catalisador utiliza um processo simples que, em um único passo, converte glucose (a mesma fonte de energia utilizada pelas plantas e animais) em hidrogênio, dióxido de carbono e alcanos, com o hidrogênio representando 50% do produto final. Moléculas mais refinadas, como o etileno glicol e o metanol são quase totalmente convertidas em hidrogênio e dióxido de carbono. O processo utiliza como elementos processadores a temperatura, pressão e o elemento catalisador.

A dramática redução na contaminação de CO obtida pelo novo processo vai ao encontro de um dos maiores obstáculos na operação eficiente de células de combustível a hidrogênio. O monóxido de carbono contamina a superfície dos eletrodos das células de combustível, diminuindo sua confiabilidade.

Os pesquisadores planejam agora criar um processo combinado, onde o catalisador de níquel-estanho reformará hidrocarbonos oxigenados para produzir hidrogênio relativamente puro, o qual será então passado para um segundo estágio de catalisação, onde será removido o monóxido de carbono e o hidrogênio sairá puro, pronto para utilização em células de combustível. O desafio é descobrir um substituto para a platina também no catalisador do segundo estágio.