O hidrogénio verde é amplamente visto como um pilar fundamental na transição global dos combustíveis fósseis. No entanto, a produção em massa continua cara e ambientalmente complexa. A eletrólise PEM (Membrana de Troca de Prótons) é um dos principais métodos de produção e funciona particularmente bem quando a energia eólica e solar flutua. No entanto, ainda é muito mais caro do que produzir hidrogénio a partir de combustíveis fósseis.
Existem também questões ambientais. Os atuais sistemas PEM baseiam-se nos chamados produtos químicos permanentes (PFAS), que a UE planeia eliminar gradualmente devido aos seus riscos ambientais e para a saúde. Resolver problemas químicos e de alto custo é o objetivo do projeto SUPREME financiado pela UE. Nos próximos três anos, investigadores liderados pela Universidade do Sul da Dinamarca trabalharão com a Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz) e outros parceiros para desenvolver um sistema de eletrólise sem PFAS que seja mais eficiente e utilize muito menos matérias-primas essenciais, como o irídio. O objetivo é tornar o hidrogénio verde mais acessível e sustentável.
Tornar o hidrogénio verde mais limpo e mais barato
“O uso de hidrogênio como matéria-prima é muito grande e continuará a aumentar no futuro. Isso inclui a produção de amônia, a produção de metanol e a indústria siderúrgica”, diz Merit Bodner, do Instituto de Engenharia Química e Tecnologia Ambiental da TU Graz.
“Se conseguirmos evitar a utilização de substâncias nocivas na produção de hidrogénio verde e, do ponto de vista económico, conseguirmos também elevar o seu nível de preços para um nível semelhante ao do hidrogénio fóssil, daremos um passo importante rumo à transição verde. Isto também o tornaria mais atraente para outras aplicações, como o armazenamento de energia excedentária proveniente de fontes de energia renováveis.”
O hidrogénio já desempenha um papel central nos principais processos industriais e espera-se que a procura cresça. Tornar a sua produção mais limpa e mais competitiva com o hidrogénio fóssil poderia não só acelerar a sua utilização na indústria pesada, mas também servir como uma forma de armazenar o excesso de energia renovável.
Materiais livres de PFAS e membranas avançadas
A TU Graz desempenha um papel de liderança na avaliação de alternativas mais seguras. A equipe de Bodnar está analisando materiais livres de PFAS disponíveis comercialmente e comparando seu desempenho com os padrões atuais da indústria. Uma questão fundamental é se estes materiais mais sustentáveis podem satisfazer a durabilidade e a eficiência exigidas para uma utilização industrial contínua.
Enquanto isso, o Conselho de Ciência e Tecnologia de Türkiye, TÜBITAK, está se concentrando no desenvolvimento de membranas. A equipe está trabalhando em uma nova geração de membranas microporosas livres de PFAS destinadas ao uso em futuros sistemas de eletrólise.
Corte e reciclagem de irídio
Outro foco é reduzir a dependência do irídio, um caro metal do grupo da platina usado na eletrólise da membrana de troca de prótons. A Universidade do Sul da Dinamarca e a empresa britânica de metais e catalisadores Ceimig estão explorando formas de reduzir o uso de irídio em até 75%. Eles também estão desenvolvendo métodos de reciclagem que podem recuperar cerca de 90% do irídio ainda necessário.
Outros parceiros estão contribuindo com componentes especializados. A Fraunhofer ISE da Alemanha está fabricando unidades de eletrodos de membrana, enquanto a empresa norueguesa de hidrogênio Element One Energy AS (EoneE) está projetando um novo eletrolisador rotativo destinado a melhorar o desempenho do sistema.
O projeto é financiado pela CETPartnership (Clean Energy Transition Partnership no âmbito do Joint Call for Research Proposals 2024) e cofinanciado pela Comissão Europeia (GA N°101069750).
