O hidrogênio é um componente crítico na fabricação de milhares de produtos comuns, de plástico a fertilizantes, mas produzir hidrogênio puro é caro e consome muita energia. Agora, uma equipe de pesquisa da Universidade de Princeton aproveitou a luz do sol para isolar o hidrogênio das águas residuais industriais.

Em um artigo publicado em 19 de fevereiro na revista Energia e Ciência Ambiental , os pesquisadores relataram que seu processo dobrou a taxa atualmente aceita para tecnologias escalonáveis ​​que produzem hidrogênio pela divisão da água.

A técnica usa uma câmara especialmente projetada com uma interface de silício preto "queijo suíço" para dividir a água e isolar o gás hidrogênio. O processo é auxiliado por bactérias que geram corrente elétrica ao consumir matéria orgânica na água residual; o actual, por sua vez, auxilia no processo de separação da água.

O time, liderado por Zhiyong Jason Ren, professor de engenharia civil e ambiental e do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, escolheu águas residuais de cervejarias para o teste. Eles correram o esgoto pela câmara, usou uma lâmpada para simular a luz do sol, e assisti a quebra de compostos orgânicos e o hidrogênio borbulhar.

O processo "nos permite tratar águas residuais e, simultaneamente, gerar combustíveis, "disse Jing Gu, co-pesquisador e professor assistente de química e bioquímica na San Diego State University.

Os pesquisadores disseram que a tecnologia pode atrair refinarias e fábricas de produtos químicos, que normalmente produzem seu próprio hidrogênio a partir de combustíveis fósseis, e enfrentam altos custos para a limpeza de águas residuais.

Historicamente, a produção de hidrogênio depende do petróleo, gás ou carvão, e um método de uso intensivo de energia que envolve o processamento do estoque de hidrocarbonetos com vapor. Os fabricantes de produtos químicos combinam o gás hidrogênio com carbono ou nitrogênio para criar produtos químicos de alto valor, como metanol e amônia. Os dois são ingredientes de fibras sintéticas, fertilizante, plásticos e produtos de limpeza, entre outros bens de uso diário.

Embora o hidrogênio possa ser usado como combustível veicular, a indústria química é hoje a maior produtora e consumidora de hidrogênio. A produção de produtos químicos em países altamente industrializados requer mais energia do que a produção de ferro, aço, metais e alimentos, de acordo com um relatório de 2016 da U.S. Energy Information Administration. O relatório estima que a produção de produtos químicos básicos continuará a ser o principal consumidor industrial de energia nas próximas duas décadas.

"É uma situação ganha-ganha para as indústrias químicas e outras, "disse Lu Lu, o primeiro autor do estudo e pesquisador associado do Centro Andlinger. "Eles podem economizar no tratamento de águas residuais e no uso de energia por meio desse processo de criação de hidrogênio."

De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira vez que as águas residuais reais, não soluções feitas em laboratório, tem sido usado para produzir hidrogênio usando fotocatálise. A equipe produziu o gás continuamente ao longo de quatro dias até que o esgoto acabasse, o que é significativo, os pesquisadores disseram, porque sistemas comparáveis ​​que produzem produtos químicos a partir da água falharam historicamente após algumas horas de uso. Os pesquisadores mediram a produção de hidrogênio monitorando a quantidade de elétrons produzidos pela bactéria, que se correlaciona diretamente com a quantidade de hidrogênio produzida. A medição estava no topo para experimentos de laboratório semelhantes e, Ren disse, duas vezes mais alto do que as tecnologias com potencial de escala para uso industrial.

Ren disse que vê essa tecnologia como escalonável porque a câmara usada para isolar o hidrogênio é modular, e vários podem ser empilhados para processar mais águas residuais e produzir mais hidrogênio.

Embora uma análise do ciclo de vida ainda não tenha sido feita, os pesquisadores disseram que o processo será pelo menos neutro em termos de energia, se não for de energia positiva, e elimina a necessidade de combustíveis fósseis para criar hidrogênio.

Os pesquisadores disseram que provavelmente farão experiências com a produção de maiores quantidades de hidrogênio e outros gases no futuro, e estamos ansiosos para mover essa tecnologia para a indústria.