Hidrogênio Biocombustível – Em trabalho publicado recentemente na edição internacional do AngewandteChemie Journal, uma equipe de pesquisadores da Virginia Tech descobriu uma maneira de extrair grandes quantidades de hidrogênio de qualquer planta.
Hidrogênio Biocombustível – “Esta descoberta tem o potencial de criar uma fonte de combustível de baixo custo, abundante e ambientalmente amigável para o mundo”, dizem os pesquisadores. “Nosso novo processo poderia ajudar a acabar com nossa dependência dos combustíveis fósseis,” disse YH Percival Zhang, professor de engenharia na Faculdade de Agricultura e Ciências da vida e da Faculdade de Engenharia de Sistemas Biológicos.
“O hidrogênio é dentre os biocombustíveis mais importantes do futuro.”
Zhang e sua equipe conseguiram usar xilose (“açúcar de madeira”), o açúcar mais abundante da plantas simples, para produzir uma grande quantidade de hidrogênio que anteriormente era atingível apenas na teoria. O método pode ser realizado usando qualquer fonte de biomassa.
Este novo método ecológico de produzir hidrogênio utiliza recursos naturais renováveis, quase não libera gases de efeito estufa e não necessita de metais pesados ou caros como catalizadores. Métodos anteriores para produzir hidrogênio são caros e lançam gases de efeito estufa.
O Departamento de Energia dos EUA diz que o combustível de hidrogênio tem o potencial para reduzir drasticamente a dependência de combustíveis fósseis. Por outro lado, os grandes fabricantes de automóveis estão agressivamente tentando desenvolver veículos movidos à pilhas de combustível de hidrogênio.
Ao contrário dos motores de gasolina que geram poluentes, o único subproduto de combustível de hidrogênio é a água. “A descoberta abre as portas para uma fonte barata e renovável de hidrogênio”, dizem os investigadores.
Outros cientistas não afiliadas com este projeto, afirmam que esta descoberta tem o potencial de ter um grande impacto sobre a produção de energia alternativa.
“A chave para este desenvolvimento excitante é que a nova tecnologia usa o segundo mais prevalente açúcar em plantas para produzir hidrogênio,” afirmam os pesquisadores. “Isso equivale a um benefício adicional significativo para a produção de hidrogênio e reduz o custo total de produção de hidrogênio a partir de biomassa”.
Os descobridores afirmam que esta tecnologia pode estar pronta para ser aplicada comercialmente em três anos, o que é super rápido em tecnologia de ponta. Se isto for confirmado em projetos pilotos, tem a possibilidade de fazer um impacto enorme nos biocombustíveis atuais.
Hidrogênio Pode Movimentar Cerca de 1 Trilhão de Dólares Somente nos EUA
“O potencial de lucro e benefícios ambientais são por que muitas empresas de automóveis, petróleo e energia estão trabalhando em veículos de célula de combustível de hidrogênio, como o transporte do futuro,” disse Zhang.
“Muitas pessoas acreditam que vamos entrar na economia do hidrogênio em breve, com uma capacidade de mercado de pelo menos US $1 trilhão nos Estados Unidos sozinho.”
Os maiores obstáculos à produção comercial de gás hidrogênio de biomassa até agora incluíam o alto custo dos processos utilizados e a relativamente baixa quantidade do produto final”.
“Mas os pesquisadores dizem que eles acham que encontraram as respostas para esses problemas. Há sete anos, a equipe da Virginia Tech concentrou-se em descobrir formas não-tradicionais para produzir hidrogênio com alto rendimento e baixo custo. Eles pesquisaram especificamente combinações de enzimas, descobrindo novas enzimas e enzimas com propriedades desejáveis de engenharia”.
“A nova tecnologia libera o hidrogênio com alta pureza em condições de reação leve a 122 graus célsius e a pressão atmosférica normal. Os Biocatalisadores usados para liberar o hidrogênio são um grupo de enzimas artificialmente isoladas de diferentes micro-organismos que prosperam em temperaturas extremas, alguns dos quais poderiam crescer em torno do ponto de ebulição da água”.
“Os pesquisadores escolheram usar xilose, que compreende cerca de 30% da parede celular das plantas. Apesar de sua abundância, o uso de xilose para liberar hidrogênio tem sido limitado.
Tantos os micro-organismos naturais ou geneticamente modificados, que a maioria dos cientistas usam em seus experimentos, não produzem alto rendimento de hidrogênio porque esses micro-organismos acabam usando seus metabolismos muito mais para crescer e reproduzir do que para dividir as moléculas de água e produzirem hidrogênio puro”.
Para libertar o hidrogênio, os cientistas da Virginia Tech separaram uma série de enzimas de micro-organismos nativos para criar coquetel de enzimas personalizadas que não ocorrem na natureza.
As enzimas, quando combinadas com xilose e um polifosfato, liberam um incomum e elevado volume de hidrogênio de xilose. O que resulta na produção de aproximadamente três vezes mais hidrogênio do que outros micro-organismos produtores de hidrogênio usados atualmente.
A energia armazenada em xilose divide as moléculas de água, produzindo hidrogênio de alta pureza que pode ser utilizado diretamente por células de combustível de membrana de troca de prótons. Ainda mais atraente, esta reação ocorre em baixas temperaturas, gerando energia em forma de hidrogênio que é maior do que a energia química armazenada no xilose e no polifosfato. Isso resulta em uma eficiência de energia de mais de 100 por cento — um ganho líquido de energia.
Isso significa, que pela primeira vez, calor residual de baixa temperatura pode ser usado para produzir energia química de hidrogênio com alta qualidade. Outros processos que convertem açúcar em biocombustíveis como o etanol e butanol sempre têm eficiências de energia menor do que 100 por cento, resultando em um deficit de energia.
Pesquisas anteriores feitas pela mesma equipe, usavam enzimas a partir de amido para produzir hidrogênio, mas enveredava pelo uso de matéria-prima que é também fonte de alimentos, o que tornou o processo muito caro e polêmico para a produção em massa.
O mercado comercial atual para o gás de hidrogênio é cerca de US $100 bilhões/ano focalizado na produção a partir do gás natural. Este processo é caro e gera uma grande quantidade de gás de efeito estufa na forma de dióxido de carbono.
O uso Industrial mais frequente é o emprego de hidrogênio na fabricação de amônia para fertilizantes e no refino de petroquímicos. Contudo, uma fonte de hidrogênio verde, barata e abundante pode mudar rapidamente esse mercado.
Fonte: http://www.vtnews.vt.edu/articles/2013/04/040413-cals-hydrogen.html
