Combustível sustentável pode ser obtido com latas de alumínio, água salgada e café

Correio Braziliense - 13/09/2024

Os cientistas fizeram uma série de pesquisas e conseguiram desenvolver o produto que, quando exposto em sua forma pura e misturado com água do mar, borbulha e produz naturalmente hidrogênio. Esse gás pode ser usado para alimentar um motor ou célula de combustível sem gerar emissões de carbono. Após testes, os pesquisadores identificaram que a reação simples pode ser acelerada a partir da adição de café.

Antes da reação, é preciso obter alumínio em seu estado mais puro, o que ocorre por intermédio de um método de esfregamento com uma liga metálica rara. Após o procedimento, possibilita-se a sua reação com a água do mar para geração de hidrogênio, momento em que os íons de sal marinho atraem e recuperam o material caro, que pode ser utilizado para gerar ainda mais gás em um ciclo sustentável.

De acordo com o estudo, é justamente esta etapa da reação que tem potencial sustentável de alimentar motores de hidrogênio a bordo de embarcações e veículos, mesmo que lentamente. O grupo estima que um reator contendo aproximadamente 18kg de bolinhas de alumínio poderia fornecer energia a um pequeno barco por cerca de 30 dias.

Sem imaginar as consequências de uma brincadeira no laboratório, a equipe adicionou um pouco de pó de café à mistura e obteve um resultado surpreendente: o aceleramento da reação. O momento proporcionou a descoberta de uma baixa concentração de imidazol, um ingrediente ativo da cafeína capaz de adiantar significativamente o fenômeno químico, produzindo a mesma quantidade de hidrogênio em apenas cinco minutos, em comparação com duas horas sem o estimulante.

Paulo Firmo, engenheiro químico e pesquisador na área de quimiometria no Laboratório de Combustíveis da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), acredita que o estudo se destaca pelo uso de reagentes abundantes na natureza e pela ótima taxa de recuperação daqueles mais caros, que são necessários. “Em um cenário como o brasileiro, que é um grande produtor de alumínio e café, além de ter grandes polos industriais próximos ao mar, a construção de plantas-piloto em áreas industriais é bastante viável”, acrescenta.

Kombargi, autor do estudo, considera o uso do combustível bastante importante para transporte marítimo, como barcos ou veículos subaquáticos, porque não seria preciso carregar água do mar, já que o recurso está prontamente disponível. “Também não precisaríamos carregar um tanque de hidrogênio. Em vez disso, transportaríamos alumínio como combustível e apenas adicionaríamos água para produzir o hidrogênio de que necessitamos.”

Quebra-cabeça
A produção de hidrogênio tem sido considerada uma das melhores alternativas ecológicas à gasolina e outros combustíveis fósseis. No entanto, há um obstáculo que impede o abastecimento de veículos com o material: o transporte da substância. Isso ocorre porque o gás é altamente volátil e pode explodir no caso de uma colisão. Foi por isso que a equipe recorreu ao alumínio, material naturalmente abundante e estável que, quando em contato com a água, sofre uma reação química direta que gera hidrogênio e calor.

Quando o alumínio entra em contato com o oxigênio presente no ar, a superfície forma um tipo de escudo, formado por uma fina camada de óxido, o que impede outras reações. Por isso, é necessário ter o metal em seu estado puro, o que só é possível a partir da liga composta por gálio e índio — materiais extremamente raros e, por isso, caros.

No ciclo sustentável, a equipe percebeu que a água do mar é uma solução iônica, agindo para proteger o gálio-índio, de modo que ele pode se aglutinar e ser recuperado após a reação. “No entanto, os íons têm um efeito semelhante no alumínio, construindo uma barreira que retarda sua reação com a água”, destaca o autor.

Quando repararam que o café acelera a reação, também perceberam que o imidazol deixa o escudo iônico do gálio-índio intacto, permitindo sua reutilização. “Essa foi nossa grande vitória”, diz Kombargi. “Tínhamos tudo o que queríamos: recuperar o gálio-índio, além da reação rápida e eficiente.”

George Victor Brigagão, professor adjunto do Departamento de Engenharia Industrial da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), entende que, enquanto outras possíveis fontes de hidrogênio levam à geração de CO2, essa tecnologia não emite gases de efeito estufa; portanto, não gera poluição atmosférica. “Se usarmos o alumínio como possível matéria-prima para o hidrogênio, podemos gerá-lo onde ele for necessário e nas quantidades exatas. Nesse sentido, o transporte da energia fica mais eficiente”, diz. Ele destaca a necessidade de reuso de material. “Não é economicamente viável comprar alumínio novo, por isso, tem de ser reciclado, pós-consumo, para ser de baixo custo.”

Futuro mais próximo
O plenário do Senado se prepara para votar a proposta que cria programas nacionais de diesel verde, de combustível sustentável para aviação e de biometano. O projeto também aumenta a mistura de etanol à gasolina, e de biodiesel ao diesel. O texto foi aprovado pela Comissão de Infraestrutura na semana passada.

Pela proposta, o novo percentual de mistura de etanol à gasolina será de 27%, com variação entre 22% e 35%. Atualmente, a mistura pode chegar a 27,5%, sendo, no mínimo, de 18% de etanol. Em março deste ano, se estabeleceu a adição de 14% de biodiesel ao combustível fóssil. O percentual poderá aumentar a partir de março de 2025 até atingir 20% em março de 2030, segundo metas propostas no texto.

O Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) definirá o percentual da mistura, que poderá ficar entre 13% e 25%. A iniciativa vai ao encontro do compromisso do Brasil, firmado na Conferência das Partes (COP) — o órgão supremo da Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC) 28 —, para triplicar a capacidade de energias renováveis e dobrar a eficiência energética mundial até 2030. As metas visam o cumprimento do Acordo de Paris, que pretende evitar o aumento da temperatura até 2100.

A energia limpa é gerada com o mínimo impacto ambiental e com baixa emissão de poluentes, sendo classificada como uma renovável. No Brasil, há projetos em curso, como o aumento do etanol na mistura com gasolina, e do biodiesel formado pelo combustível fóssil adicionado pela forma verde do produto. Também há propostas sobre biogás, biometano e combustível sintético, entre outras.

Palavra de especialista

“Para entender este combustível novo, precisamos resgatar o básico de química que aprendemos no ensino médio. Dois átomos de alumínio não-oxidado (Al0) reagem com seis moléculas de H2O para formar duas moléculas de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) e três moléculas de H2. Os componentes do café e os sais marinhos não são consumidos no processo. Eles participam supostamente como catalisadores, ou seja, como “aceleradores” da reação química. O combustível neste caso é o H2, que ao reagir com O2 forma H2O. Vale destacar que o próprio alumínio, em si, pode ser entendido como combustível (sim, um metal) e que o mesmo já possui aplicações de nicho no setor aeroespacial e militar, mas não é este o caso da tecnologia aqui em análise. Não à toa os principais grupos de pesquisa na área estão nos EUA e na Rússia.”