Existem muitas etapas entre uma inovação de laboratório e a aplicação no mundo real. E o hidrogênio verde pode ter acabado de dar os primeiros passos.
O hidrogênio verde tem muito a seu favor. É um combustível limpo que pode não apenas reduzir as emissões de gases de efeito estufa, mas também criar uma lucrativa nova indústria de exportação. No entanto, ele tem alguns desafios significativos que precisam ser resolvidos antes que possa atingir todo o seu potencial.

Colocando uma rolha nela

Um grande desafio para o hidrogênio verde é o armazenamento. Se o hidrogênio fosse armazenado e transportado da mesma maneira que o gás natural, ele precisaria ser resfriado e liquefeito. Mas enquanto o gás natural se liquefaz a -161°C, o gás hidrogênio se liquefaz a -253°C. Resfriar algo até essa temperatura requer muita energia.

“Em geral, o armazenamento de hidrogênio não é bem compreendido, não é dimensionado e potencialmente uma parte muito cara da cadeia”, diz Alison Reeve, vice-diretora do Programa de Energia e Mudanças Climáticas do Grattan Institute.

No entanto, uma nova pesquisa da Universidade Deakin pode ter encontrado uma solução inteligente com "moagem de bolas".

Moagem de bolas usa energia mecânica para conduzir reações químicas. O processo é mais ou menos assim:

1. Encontre/construa um copo que possa girar.
2. Encha o copo com uma dúzia de bolas de aço inoxidável, o gás que você deseja armazenar e um produto químico inofensivo chamado nitreto de boro.
3. Comece a girar o copo para que as bolas de aço inoxidável comecem a se mover e gerem uma reação química.

E voilà! Você tem o que é conhecido como uma "reação mecânica".

A reação faz com que os gases sejam adsorvidos à superfície do nitreto de boro através de ligações químicas. Simplificando, a moagem de bolas pode potencialmente armazenar gás hidrogênio em forma de pó sólido, eliminando a necessidade de liquefazê-lo.

"Esta foi uma descoberta acidental. Quando o gás se juntou ao pó, a pressão dentro do copo caiu para zero. Verificamos se há vazamentos no copo, mas não encontramos nenhum", diz o Dr. Srikanth Mateti, pesquisador principal por trás da descoberta.

"Repetimos o processo 30 vezes e obtivemos os mesmos resultados."

Srikanth e seus colegas publicaram um trabalho de pesquisa sobre como essa técnica pode separar gases de hidrocarbonetos (olefina e parafina) adsorvendo seletivamente apenas um. O mais interessante é que o fresamento de bolas oferece uma grande economia de energia.

Com a tecnologia atual, a indústria petroquímica separa as misturas de hidrocarbonetos gasosos usando um processo de destilação criogênica com uso intensivo de energia. Este processo é responsável por 15% do consumo global de energia.

O processo também consome menos energia do que a liquefação do gás hidrogênio. Isso poderia resolver um grande problema na cadeia de fornecimento de hidrogênio verde.

Enquanto o artigo de Srikanth está focado no uso de moagem de bolas para separar o gás olefina e parafina, ele e sua equipe estão atualmente trabalhando em um artigo para armazenar gás hidrogênio. A equipe de Srikanth também possui propriedade intelectual da tecnologia para armazenar outros gases com a técnica de moagem de bolas.

Segure seus cavalos

O estudo acima da Universidade Deakin é uma coisa interessante para os entusiastas da energia verde. Infelizmente, o moinho de bolas não é a bala de prata para resolver nossos problemas de combustível.

"Pode levar muito tempo para a pesquisa passar do laboratório para a escala industrial", diz Alison.

"O painel solar mais eficiente que você pode comprar no momento tem um nível de eficiência que foi alcançado no laboratório em 1985."

"A Austrália tem o segundo maior pipeline de projetos de hidrogênio anunciados. Há muitas renderizações em 3D e sites, mas não instalamos praticamente nada. Se alguma coisa, estamos no meio do caminho em termos de produção."

Ai. Mas certamente não temos que esperar até o final da década de 2050 para ver se a moagem de bolas funcionará em escala industrial?

Segundo Alison, é aqui que o governo pode intervir.

Apoio do governo

“O governo precisa continuar investindo em demonstrações e comercialização de P&D em estágio inicial para continuar retirando coisas do laboratório e torná-las mais disponíveis”.

Pesquisa e desenvolvimento em estágio inicial são arriscados, então a maioria dos investidores hesita até que as coisas sejam comprovadas, dificultando o acesso ao capital.

No entanto, o apoio do governo pode permitir que a pesquisa seja desenvolvida até que as torções iniciais sejam suavizadas.

Os governos também podem ajudar a indústria criando "recuperação do mercado". Afinal, você pode ter o maior sistema de armazenamento de hidrogênio do mundo, mas será inútil se ninguém estiver comprando hidrogênio.

Um bom exemplo de apoio governamental ao mercado é a energia renovável.

"O governo australiano forneceu muito apoio para a geração de energia renovável, como parques solares ou parques eólicos. Mas, ao mesmo tempo, o governo federal legislou para os varejistas de energia comprarem energia renovável."

"É essa demanda que subscreve projetos em grande escala. É poder ir a um banco e dizer 'tenho cinco clientes que vão comprar a esse preço por 5 anos'".

Um exemplo ainda mais presciente de um laboratório rápido para o mercado são as vacinas para o COVID-19.

"Os governos disseram às empresas farmacêuticas 'recebam esta vacina o mais rápido possível e eu comprarei 5 milhões de doses'."

Portanto, embora pesquisas como a de Srikanth sejam vitais para uma indústria de hidrogênio verde, não podem acontecer no vácuo. Precisa de apoio do governo para florescer. + Explorar mais

Avanço na separação e armazenamento de gás pode acelerar a mudança para o hidrogênio verde

Este artigo foi publicado pela primeira vez no Particle, um site de notícias científicas com sede em Scitech, Perth, Austrália. Leia o artigo original.