TECNOLOGIA ALTERNATIVA

Hidrogênio

Com a crise do petróleo, na década de 70 surgiu a preocupação em desenvolver técnicas alternativas de geração de energia e de combustível. Uma das opções que começou a despertar interesse foi o uso de cédulas de hidrogênio.

Com a resolução dos conflitos no oriente médio (origem da crise), foi deixada de lado a possível alternativa que só viria a ser reconsiderada na década de noventa, com o alarde das mudanças climáticas e a conseqüente necessidade de mudança nos padrões energéticos.

A energia gerada a partir do hidrogênio ganhou novamente popularidade e, a partir de então, vem sofrendo melhorias tecnológicas na sua produção, distribuição e armazenamento.

É possível a obtenção do hidrogênio através de vários tipos de combustível, tanto fósseis como renováveis:

- Gaseificação do carvão e da biomassa.

- Reforma a vapor do gás natural.

- Armazenamento e transformação de energia de fontes como a eólica e solar.

- Eletrólise da água.

O método mais utilizado atualmente é a reforma a vapor do gás natural, alcançando metade da produção mundial de hidrogênio. O principal fator desta ampla produção é o seu baixo custo, o que torna as outras possibilidades pouco competitivas. Uma desvantagem da utilização do gás natural é o fato de que este emite quantidades consideráveis de CO₂. O gás natural é composto de nitrogênio, hidrogênio, hélio e metano (gás do efeito estufa).

O método da eletrólise da água não é muito utilizado, pois consome tanta energia durante seu processo quanto produz.

A forma de energia renovável mais barata, capaz de competir com o gás natural na geração de hidrogênio é a eólica.

Uma das principais barreiras, hoje, para o pleno desenvolvimento do hidrogênio como fonte de energia (além da falta de estrutura da rede de abastecimento) é o seu custo que pode ser até 4 vezes mais caro que a gasolina. Considerando que a célula combustível movida a hidrogênio aumenta em duas vezes a autonomia dos veículos, o resultado seria o preço duas vezes maior que o da gasolina.

Hidrogênio biológico

Um projeto de pesquisa que integra a geração de energia e o controle da poluição ambiental rendeu, a docentes e estudantes da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP), a primeira colocação na quinta edição do Prêmio Mercosul de Ciência e Tecnologia, na categoria Integração.

O trabalho, apoiado pela FAPESP por meio de um Auxílio Regular a Pesquisa, foi conduzido por pesquisadores do Laboratório de Processos Biológicos da EESC, em parceria com colegas da Universidade da República (Udelar), no Uruguai.

O estudo propõe a produção de hidrogênio como fonte de energia renovável, em alternativa aos combustíveis fósseis, a partir do tratamento de águas residuárias.

Um dos coordenadores, Marcelo Zaiat, professor do Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC, explica que a produção biológica de hidrogênio pode ocorrer por duas vias: fotossíntese e processo fermentativo.

“A produção fermentativa foi o tema abordado na pesquisa, que objetivou o desenvolvimento de biorreatores anaeróbios e o estudo das melhores condições para produção de hidrogênio. A fermentação é tecnicamente mais simples e, nesse caso, o hidrogênio pode ser obtido a partir da matéria orgânica presente em águas residuárias”, disse Zaiat à Agência FAPESP.

Segundo ele, o processo anaeróbio de conversão de matéria orgânica divide-se basicamente em duas fases: acidogênica e metanogênica. O hidrogênio é obtido na primeira fase (acidogênica), a qual é mediada por organismos que consomem a matéria orgânica das águas residuárias e produzem ácidos orgânicos, álcoois e hidrogênio.

“O desafio nessa fase está no desenvolvimento de reatores biológicos mais adequados para essa conversão, permitindo a maximização da produção de hidrogênio. O uso de biorreatores acidogênicos conjugados com os metanogênicos possibilita o tratamento de água residuária, assim como a produção de hidrogênio como fonte de energia”, apontou.

Nesse contexto de associação entre a produção de hidrogênio com baixo custo e o controle da poluição ambiental, Zaiat aponta que os trabalhos de pesquisa na área começaram a ser desenvolvidos na década de 1990 e que, até hoje, mais de 200 estudos sobre bioprodução de hidrogênio já foram publicados no mundo.

Os grupos de pesquisa premiados da USP e da Udelar têm desenvolvido reatores biológicos inovadores, com a busca de parâmetros de engenharia para maximizar a produção de hidrogênio.

“Muitos problemas de engenharia ainda devem ser resolvidos antes de essa tecnologia poder ser aplicada em escala industrial, mas os dois grupos têm trabalhado com águas residuárias de várias origens, buscando aplicações em vários setores produtivos ligados à América Latina”, apontou o professor da USP.

Águas residuárias são águas utilizadas em algum processo, seja industrial ou residencial, e que são devolvidas ao ambiente. Um exemplo são os esgotos domésticos que, lançados nos rios sem o devido tratamento, podem causar impactos negativos ao meio ambiente.

“O nosso projeto propõe que, acoplado à estação de tratamento do esgoto doméstico, possa estar um reator acidogênico para produção do hidrogênio, um combustível limpo que gera, nas células, a água como único produto”, disse Zaiat. Entre as formas de obtenção de hidrogênio estão a queima de combustível fóssil, eletrólise e a produção biológica.

“A produção biológica é a mais atrativa por envolver tecnologias de baixo custo quando comparada a outras técnicas, além de requerer menos energia para geração. Esse tipo de produção pode contribuir para a redução de custos na geração de hidrogênio principalmente se a matéria-prima, os compostos orgânicos, for obtida de águas residuárias geradas por indústrias ou esgoto de domicílios”, afirmou.

Segundo o pesquisador, além de ser um combustível limpo, outra vantagem é que o hidrogênio é quase três vezes mais energético do que os hidrocarbonetos. “Essa conta é feita pela termodinâmica. O calor de combustão do hidrogênio é de 122 quilojoules por grama (kJ/g), cerca de 2,75 vezes maior do que o dos hidrocarbonetos”, calculou.

Prêmio Mercosul

Os trabalhos vencedores do Prêmio Mercosul de Ciência e Tecnologia 2008, promovido pela Reunião de Ciência e Tecnologia do Mercosul (Recyt), foram anunciados na semana passada, conforme noticiou a Agência FAPESP.

O prêmio selecionou os melhores estudos sobre o tema “Biocombustível”, elaborados por estudantes e pesquisadores da Argentina, Brasil, Bolívia, Chile, Colômbia, Equador, Paraguai, Peru, Uruguai e Venezuela.

O objetivo foi homenagear trabalhos que representam potencial contribuição para o desenvolvimento científico e tecnológico dos países-membros do bloco econômico, contribuindo para o processo de integração regional.

A cerimônia de premiação ocorrerá no dia 20 de outubro, em Brasília, quando serão entregues troféu e US$ 10 mil aos autores do trabalho vencedor, intitulado Producción de biohidrógeno a partir de águas residuales para ser utilizado como fonte alternativa de energia.

Para Marcelo Zaiat, desenvolver pesquisas em conjunto com pesquisadores do Uruguai, visando ao avanço do conhecimento na área dos biocombustíveis, foi determinante para os resultados alcançados.

“O entrosamento entre os dois grupos nesse projeto foi excepcional. Os pesquisadores decidiram desde o início que trabalhariam juntos e, enquanto a USP desenvolvia um tipo de biorreator no qual somos especialistas – o biorreator de leito fixo com microrganismos aderidos em material suporte – o grupo da Udelar desenvolveu outro tipo, o biorreator de mistura com microrganismos em suspensão, com o qual vem trabalhando há vários anos”, explicou.

 “Hoje podemos comparar os desempenhos e direcionar as pesquisas para caminhos mais seguros”, afirmou. O grupo do Uruguai, segundo ele, trabalha com processos anaeróbios desde a década de 1980. “Nosso grupo também desenvolve pesquisas na área desde a década de 1970 e a troca de experiências entre os dois grupos tem resultado em avanços significativos.”

No Brasil, participaram ainda do projeto premiado os professores Eugenio Foresti e Maria Bernadete Varesche, ambos da Escola de Engenharia de São Carlos da USP, e, no Uruguai, as professoras Claudia Etchebehere, Liliana Borzacconi e Elena Castelló, da Udelar, além de vários alunos de mestrado e doutorado das duas instituições.