Pesquisa com enzina de níquel-ferro hidrogenase pode impulsionar setor

Artigo sobre desenvolvimentos importantes no setor mineral brasileiro.

A iniciativa usa os resíduos orgânicos do restaurante do Centro Politécnico da Universidade Federal do Paraná (UFPR). Os resíduos orgânicos viram energia limpa, mobilidade e o excedente é utilizado como adubo.

Professor desenvolveu a planta de uma usina de hidrogênio com potencial de geração de 1 MWe, alimentada com energia fotovoltaica, gerada a partir da luz solar.

O projeto recebeu investimento de R$ 50 milhões e a estação, localizada na Cidade Universitária, em São Paulo, integra um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento com a colaboração de grandes empresas.

Projeto inédito, com apoio da Fapesp, tem como foco em hidrogênio verde e baterias de sódio.

O texto segue para sanção presidencial O Plenário da Câmara dos Deputados aprovou o Projeto de Lei 2.308/2023 que estabelece o marco regulatório para a produção do hidrogênio com baixa emissão de carbono e determina incentivos fiscais e financeiros para o setor. O texto segue para sanção presidencial. As emendas do Senado receberam parecer favorável do relator, deputado Arnaldo Jardim (Cidadania-SP). Jardim ressaltou que a modificação do Senado vai possibilitar produzir hidrogênio a partir de biocombustíveis: "A maior parte do hidrogênio que o mundo produz é a partir de combustíveis fósseis. Toda rota que esta legislação prevê é hidrogênio de baixa emissão de carbono", explicou. Arnaldo Jardim afirmou que o Ministério de Minas e Energia concordou em enviar a cada seis meses um relatório da utilização do Regime Especial de Incentivos para a Produção de idrogênio de Baixa Emissão de Carbono (Rehidro). A pasta também enviará um plano de trabalho do regime em até 90 dias da sanção da proposta.

A primeira estação experimental de hidrogênio a partir do etanol terá capacidade de produzir 4,5 kg de H2 por hora

O resultado é de suma importância já que pode viabilizar o gás como fonte de energia para a produção de combustíveis no futuro.

O processo é baseado em biocatálise, a etapa de geração de hidrogênio que se vale ainda de microrganismos retirados do lodo presente em estações de esgotos.

A ideia é que por utilizar um reator eletrolítico para quebrar as moléculas de água para gerar oxigênio e hidrogênio verde.

Por Paulo Alvarenga * O Brasil é o quarto país que mais consome fertilizantes globalmente, porém, a produção nacional é insuficiente para atender à demanda. Nosso mercado importa cerca de 80% do total consumido, de acordo com a Empresa de Pesquisa Energética, vinculada ao Ministério de Minas e Energia. Se consideramos que cerca de 25% do PIB brasileiro está ligado ao setor agropecuário, e, dessa forma, diretamente dependente desse insumo, pode-se notar nossa fragilidade e a consequente relevância estratégica do tema para o Brasil. Tomando por base nossa experiência recente com a pandemia da Covid-19, essa dependência num setor tão relevante economicamente não é aceitável para o Brasil. Assim, é necessário reduzir a participação dos insumos importados e aumentar a capacidade nacional da produção para diminuir nossa dependência estratégica. Para tanto, um dos desafios-chave do nosso século é aliar a produção industrial, especialmente de fertilizantes, à sustentabilidade ambiental. O Brasil, como signatário do Acordo de Paris, comprometeu-se a diminuir as emissões de carbono em 37%, até 2025 e em 43%, até 2030. A produção local é atualmente baseada na tradicional síntese de fertilizantes a partir de compostos fósseis, como o petróleo e o gás natural. Nesse sentido, a expansão da produção local acaba esbarrando na questão ambiental. O nosso país pode se inspirar no exemplo da Alemanha, que adotou o hidrogênio como componente central em sua meta de descarbonização, tendo lançado recentemente uma estratégia nacional para o desenvolvimento da economia com base nesse elemento. O país europeu já vem utilizando, de maneira bem-sucedida e competitiva, processos inovadores que convertem os gases da indústria siderúrgica - ricos em gás carbônico - em matérias-primas importantes para a produção de fertilizantes e outros produtos químicos. Com isso, ao mesmo tempo captura o carbono e gera riqueza, progresso econômico e sustentabilidade, caminhando juntos. Tal plano estratégico se baseia na consolidação da rota tecnológica para a ampliação da produção de hidrogênio por meio da eletrólise da água. O princípio é simples e brilhante: em vez de usar derivados de compostos fósseis, como o petróleo e o gás natural, utiliza-se a água como matéria prima e, por meio de energia elétrica, reparte-se a molécula da água (H2O) em moléculas de hidrogênio (H2) e oxigênio (O2). Para que esse processo seja totalmente sustentável, a energia deve ser gerada a partir de fontes limpas abundantes em nosso país, como a eólica, solar e hidrelétrica. Assim, o hidrogênio verde, produzido com zero emissão de gás carbônico (CO2), surge como elemento fundamental para impulsionar a mudança da matriz de produção dos fertilizantes agrícolas nitrogenados. O hidrogênio é necessário para, combinado com o nitrogênio (N2) disponível na atmosfera, sintetizar a amônia. A amônia é o composto base para fertilizantes como ureia e nitrato de amônio, por exemplo, amplamente usados na nossa produção agrícola. No caso da Alemanha, a reciclagem dos gases residuais da indústria siderúrgica permite tanto a geração de energia elétrica como a captura do CO2, transformando assim uma antiga fonte de geração de resíduos em fonte de energia e produtos químicos valiosos sem a emissão de carbono. Recentemente, iniciou-se uma transformação ainda mais ampla e arrojada, utilizando o hidrogênio verde como insumo substituto ao coque de carvão para redução do ferro nos altos-fornos da indústria siderúrgica. Assim, em vez de usar o carbono do coque para capturar o oxigênio existente no minério de ferro, utiliza-se o hidrogênio verde. Como resultado, não há emissão de gás carbônico, apenas a geração de água. É um caminho sustentável para o futuro da siderurgia em direção ao chamado aço verde. Já no Brasil, além de poder adotar o mesmo caminho na siderurgia, também é possível vislumbrar modelos próprios de economia circular com balanço negativo de carbono em outras indústrias características da nossa economia. Um exemplo é a indústria do etanol, em que usinas produzem energia elétrica por cogeração na queima do bagaço de cana-de-açúcar. Essa eletricidade pode ser utilizada para produzir o hidrogênio verde que, combinado com o gás carbônico resultante do processo de fermentação do etanol, viabiliza a produção de ureia, fertilizante de alto valor agregado que pode retornar ao canavial. Vale ressaltar que, atualmente, toda a produção nacional de fertilizantes consumida pelo agronegócio se baseia no processamento do gás natural, um composto fóssil rico em hidrogênio e carbono. Ao se retirar o hidrogênio para a produção dos fertilizantes nitrogenados, como a amônia e a ureia, gera-se grande quantidade de carbono que retorna ao meio ambiente. A substituição do gás natural pela água como insumo teria um impacto gigantesco na redução de emissões de carbono do país e poderia fomentar a indústria nacional, gerando mais empregos e riqueza de forma sustentável. Essa abordagem não se restringe aos grandes complexos industriais, pois outra grande vantagem é que as plantas de eletrólise são viáveis a empresas de diversos portes, pois permitem a implantação de fábricas modulares e próximas do mercado consumidor, o que não é possível quando se usa derivados de compostos fósseis que, via de regra, são dependentes de infraestrutura específica, como de gasodutos. Há um grande potencial de aplicação do hidrogênio verde no país para a produção de fertilizantes à base de amônia, com pegada zero de carbono. O hidrogênio pode ser produzido em larga escala por meio da eletrólise da água com um investimento equivalente ao do processo tradicional, hoje realizado a partir do gás natural. O agronegócio brasileiro, um dos setores mais pujantes da nossa economia, e a indústria química e de fertilizantes têm em suas mãos a chave para o futuro, aliando progresso econômico e sustentabilidade, a partir dessa inovação na engenharia de produção de compostos verdes da mais alta qualidade e competitividade. * Paulo Alvarenga é CEO do Grupo thyssenkrupp na América do Sul

Pesquisadores da Universidade de Southampton transformaram as fibras ópticas em micro-reatores fotocatalíticos que convertem água em combustível de hidrogênio usando energia solar. A tecnologia inovadora reveste o interior de bastões de fibra óptica microestruturada (MOFCs) com um fotocatalisador que - com a luz - gera hidrogênio que pode alimentar uma ampla gama de aplicações sustentáveis. Químicos, físicos e engenheiros de Southampton publicaram sua prova de conceito na ACS Photonics e agora estabelecerão estudos mais amplos que demonstram a escalabilidade da plataforma. Os MOFCs foram desenvolvidos como reatores microfluídicos de alta pressão, cada um abrigando vários capilares que passam por uma reação química ao longo do comprimento da cana. Além da geração de hidrogênio a partir da água, a equipe multidisciplinar de pesquisa está investigando a conversão fotoquímica de dióxido de carbono em combustível sintético. A metodologia exclusiva apresenta uma solução potencialmente viável para energia renovável, eliminação de gases de efeito estufa e produção química sustentável. O Dr. Matthew Potter, Bolsista de Pesquisa em Química e principal autor, diz: “A capacidade de combinar processos químicos ativados pela luz com as excelentes propriedades de propagação da luz das fibras ópticas tem um enorme potencial. Neste trabalho, nosso fotorreator exclusivo mostra melhorias significativas na atividade em comparação com os sistemas existentes. Este é um exemplo ideal de engenharia química para uma tecnologia verde do século XXI.” Os avanços na tecnologia de fibra óptica têm desempenhado um papel importante no potencial de telecomunicações, armazenamento de dados e redes nos últimos anos. Esta pesquisa mais recente envolve especialistas do Centro de Pesquisa Optoeletrônica (SRO) de Southampton, parte do Instituto Zepler de Fotônica e Nanoeletrônica, para explorar o controle sem precedentes das fibras de propagação de luz. Os cientistas revestem as fibras com óxido de titânio, decorado com nanopartículas de paládio. Essa abordagem permite que os bastões revestidos sirvam simultaneamente como hospedeiro e catalisador para a separação indireta contínua da água, com metanol como reagente de sacrifício. O Dr. Pier Sazio, co-autor do estudo do Instituto Zepler, diz: “As fibras ópticas formam a camada física da notável rede global de telecomunicações de quatro bilhões de quilômetros de extensão, atualmente bifurcando e expandindo a uma taxa superior a Mach 20, ou seja, mais de 14.000 pé /seg. Para este projeto, reaproveitamos essa extraordinária capacidade de fabricação usando as instalações aqui no ORC, para fabricar microrreatores altamente escaláveis feitos de vidro de sílica pura, com propriedades ideais de transparência óptica para fotocatálise solar. ”O novo artigo da revista American Chemical Society (ACS) é liderado por Matthew, com contribuições do professor de química Robert Raja, Alice Oakley e Daniel Stewart, do dr. Pier Sazio e do dr. Thomas Bradley do ORC e do dr. Thomas Bradley e do dr. Richard Boardman da engenharia no µ- Centro de Imagem de Raios-X VIS. A pesquisa baseia-se em descobertas das tecnologias de fibras fotônicas financiadas pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas para catálise de combustíveis solares (EP / N013883 / 1). O professor Robert Raja, co-autor do estudo e professor de Química e Catálise de Materiais, diz: “Nos últimos 15 anos, fomos pioneiros no desenvolvimento de uma plataforma preditiva para o design de nanocatalisadores multifuncionais e estamos entusiasmados com a parceria com o ORC que leva a desenvolvimentos em múltiplas escalas em fotônica e catálise.