O hidrogênio verde é amplamente considerado um pilar fundamental na transição global longe dos combustíveis fósseis. No entanto, a produção em grande escala continua a ser cara e ambientalmente complexa. Um dos principais métodos de produção, a eletrólise PEM (membrana de troca de prótons), funciona especialmente bem quando a eletricidade gerada pela energia eólica e solar varia. No entanto, ainda é muito mais caro do que a produção de hidrogênio a partir de combustíveis fósseis.
Existem também preocupações ambientais. Os sistemas PEM atuais dependem de chamadas substâncias químicas eternas (PFAS), que a União Europeia planeja eliminar devido aos seus riscos ambientais e à saúde. Abordar tanto os altos custos quanto as preocupações químicas é o objetivo do projeto SUPREME, financiado pela UE. Nos próximos três anos, pesquisadores liderados pela Universidade do Sul da Dinamarca, em colaboração com a Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz) e outros parceiros, irão desenvolver um sistema de eletrólise livre de PFAS que seja mais eficiente e utilize quantidades muito menores de matérias-primas críticas, como o irídio. O objetivo é tornar o hidrogênio verde significativamente mais acessível e sustentável.
Tornando o Hidrogênio Verde Mais Limpo e Mais Barato
“O hidrogênio é usado como matéria-prima em grandes quantidades, e essa demanda continuará a aumentar no futuro. Isso inclui a produção de amônia, a produção de metanol e a indústria do aço”, afirma Merit Bodner, do Instituto de Engenharia Química e Tecnologia Ambiental da TU Graz.
“Se conseguirmos evitar o uso de substâncias nocivas na produção de hidrogênio verde e também conseguir levá-lo a um nível de preço semelhante ao do hidrogênio fóssil em termos econômicos, teremos dado um passo importante em direção à transição verde. Isso também torna o hidrogênio mais atraente para outras aplicações, como o armazenamento de excedentes de energia de fontes renováveis.”
O hidrogênio já desempenha um papel central em processos industriais importantes, e a demanda deve crescer. Tornar sua produção mais limpa e competitiva em relação ao hidrogênio baseado em fósseis poderia acelerar seu uso não apenas na indústria pesada, mas também como uma forma de armazenar energia renovável excedente.
Materiais Sem PFAS e Membranas Avançadas
A TU Graz desempenha um papel de destaque na avaliação de alternativas mais seguras. A equipe de Bodner está revisando materiais livres de PFAS comercialmente disponíveis e comparando seu desempenho com os padrões atuais da indústria. Uma questão chave é se esses materiais mais sustentáveis podem igualar a durabilidade e eficiência exigidas para uso industrial contínuo.
Enquanto isso, o Conselho de Ciência e Tecnologia da Turquia, TÜBITAK, está focando no desenvolvimento de membranas. O grupo está trabalhando em uma nova geração de membranas microporosas livres de PFAS projetadas para uso em futuros sistemas de eletrólise.
Redução e Reciclagem de Irídio
Outro foco importante é reduzir a dependência do irídio, um metal do grupo da platina caro utilizado na eletrólise PEM. A Universidade do Sul da Dinamarca e a empresa britânica de metais e catalisadores Ceimig estão explorando maneiras de cortar o uso de irídio em até 75%. Eles também estão desenvolvendo métodos de reciclagem que poderiam recuperar cerca de 90% do irídio ainda necessário.
Parceiros adicionais estão contribuindo com componentes especializados. O Fraunhofer ISE, na Alemanha, está fabricando as unidades de eletrodo de membrana, enquanto a empresa norueguesa de hidrogênio Element One Energy AS (EoneE) está projetando um novo eletrólito rotativo destinado a melhorar o desempenho do sistema.
O projeto é financiado através da CETPartnership, a Parceria de Transição Energética Limpa sob a chamada conjunta de propostas de pesquisa de 2024, e é cofinanciado pela Comissão Europeia (GA N°101069750).
