Pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) desenvolveram um fotoeletrolisador modular e escalonável, superando gargalos de produção e prometendo autonomia energética para a produção do combustível limpo.
Um significativo avanço tecnológico foi alcançado no Brasil com a criação de um reator capaz de produzir hidrogênio verde — um combustível limpo e ambientalmente correto — utilizando exclusivamente luz solar e água, sem gerar emissões de carbono.
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O desenvolvimento é fruto do trabalho de Ingrid Gutiérrez e sua equipe no Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), que reúne especialistas de onze universidades brasileiras. A pesquisa aposta em um equipamento de ponta chamado fotoeletrolisador.
O salto tecnológico do fotoeletrolisador
Atualmente, o maior problema do hidrogênio é que sua produção é baseada na reforma do metano (de origem fóssil), um processo altamente intensivo em energia e com forte impacto de efeito estufa. O hidrogênio solar busca eliminar o metano da equação, usando apenas fontes renováveis.
O fotoeletrolisador atua de forma semelhante às células solares: é composto por eletrodos que absorvem a luz, gerando cargas elétricas. Essas cargas, ao atingirem a superfície do material, promovem reações químicas na molécula da água, resultando na liberação de oxigênio e, crucialmente, hidrogênio.
A grande vantagem dessa tecnologia é sua autossuficiência energética. Diferentemente dos eletrolisadores convencionais, os movidos a luz solar não necessitam de uma fonte externa de energia para funcionar, graças ao fotoânodo.
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Hematita e materiais nacionais na inovação
A inovação brasileira se concentrou justamente no desenvolvimento desse componente vital. O fotoânodo é um dos eletrodos responsável por absorver diretamente a luz solar para promover as reações eletroquímicas que separam o hidrogênio da água.
Sob a liderança do professor Flávio de Souza, a equipe superou um dos principais desafios comerciais: a criação de um fotoânodo que seja simultaneamente eficiente, estável e escalonável, utilizando materiais abundantes e de baixo custo.
Os pesquisadores apostaram na hematita, um óxido de ferro encontrado em abundância no Brasil e que se destaca por não se degradar em contato com a água. A eficiência do material foi aprimorada com a adição de pequenas quantidades de óxidos de alumínio e zircônio, ambos disponíveis em território nacional, sem comprometer sua estabilidade.
“Neste trabalho, apresentamos um avanço essencial nesse caminho ao superar um dos principais gargalos da área: A obtenção de um fotoânodo de hematita eficiente, estável e escalonável,” destacou o professor Flávio de Souza.
Escala industrial e testes modulares
Visando a viabilidade industrial, a equipe do CINE desenvolveu um método de fabricação que pode ser implementado em escala industrial. Para provar a escalabilidade, foram produzidos cem fotoânodos com propriedades consistentes.
Utilizando esses eletrodos, foi montado um sistema modular: dez fotoânodos formam um fotoeletrolisador, e dez desses equipamentos foram testados em conjunto, formando um módulo de um metro quadrado.
Em testes de laboratório com simulador solar, o sistema demonstrou estabilidade por 120 horas. Mais adiante, um protótipo com dois fotoeletrolisadores manteve a mesma eficiência em testes realizados ao ar livre, atestando sua robustez.
Próximos passos e aplicações
O próximo objetivo da equipe é desenvolver o segundo eletrodo do dispositivo, o cátodo, para que ele também utilize apenas a luz solar. “O próximo passo, já em andamento, é um módulo operando 100% com irradiação solar, com cada fotorreator composto por fotoânodo e fotocátodo,” afirmou o professor Flávio.
Por ser modular, a tecnologia se apresenta como ideal para indústrias que demandam hidrogênio em pontos específicos, permitindo que o tamanho e a capacidade do fotoeletrolisador se adaptem facilmente às necessidades de cada aplicação.
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