Crescimento econômico com redução de emissões de gases. Essa parece a melhor solução para a equação que os países em desenvolvimento, como o Brasil, têm que resolver. Principalmente quando toda a sociedade espera ansiosamente por um pacto global que reduza as emissões de gases do efeito estufa que causa do aquecimento do planeta. E as discussões da vigésima primeira Conferência das Parques das Partes da Convenção-Quadro sobre Mudança do Clima, o COP21, realizada em Paris no final de novembro, mostram o tamanho do problema.
Nessa busca por produzir energia a partir de novas fontes renováveis, pesquisadoras do Laboratório de Eletroquímica e Eletrocatálise, do Departamento de Química, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, acabam de descobrir como gerar energia oxidando glicerol e ainda obter um subproduto de alto valor agregado, a dihidroxiacetona.
A técnica utilizada foi a oxidação dos álcoois, reação que quebra as ligações de carbono e as transformam em gás carbônico (CO2) ou carbonato (CO32-). Usando como álcoois o etanol e o glicerol, produziram eletricidade em baterias que podem ser alimentadas constantemente, as chamadas células de combustível (CC). Além disso, verificaram que, da queima do glicerol, resultou como subproduto, a dihidroxiacetona, que é vendida no mercado por R$214,00 o grama, enquanto que pelo glicerol, consegue-se apenas R$0,70.
Informa a pesquisadora responsável pelo trabalho, Lívia Martins da Palma, que atualmente o glicerol – também um subproduto da produção de biodiesel – é usado na indústria de cosméticos. Já a dihidroxiacetona é utilizada na fabricação de bronzeadores artificiais em cremes, loções ou a jato de bronzeamento artificial, nas vinícolas e também, na preservação do sangue em soluções fora do organismo. Como a dihidroxiacetona possui maior valor agregado, a geração de energia com a queima do glicerol pode se tornar mais vantajosa e lucrativa.
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Quanto às vantagens para a produção de energia, usando o glicerol, não fica dúvidas. Trata-se de reciclagem de derivado do biodiesel, que não polui o meio ambiente e nem à saúde humana. E, comparando o seu uso em baterias, observa-se que, quando acaba o “combustível” armazenado nas baterias tradicionais, elas devem ser carregadas, ou seja, demanda tempo. Já as células de combustível possuem um tanque acoplado. “Portanto, quando se esgota o ‘combustível’ do tanque, é só reabastecê-lo”, afirma Lívia. Este processo é utilizado em motores estacionários, como geradores. Grandes empresas, como Honda e Toyota, já estão investindo nas células de combustível.
Como produzir energia limpa
Para investigar a oxidação do etanol e glicerol, Lívia empregou ligas de dois metais nobres, a platina e o paládio. Eles são resistentes à corrosão e oxidação, e conseguem acelerar a velocidade da reação química. Os metais foram inseridos num meio alcalino, que contém pH maior que sete, para reduzir custos e, também, aumentar a eficiência, gerando mais energia em menos tempo.
A célula a combustível é feita em duas partes. A primeira, no ânodo, polo condutor de corrente elétrica de um sistema, o combustível é oxidado, gerando elétrons que atravessam o circuito e que podem ser usados para gerar trabalho, como o funcionamento de um motor. Na segunda parte, os elétrons vão para o outro polo, chamado cátodo, onde o oxigênio será reduzido. “A reação de oxigênio é mais rápida em meio alcalino”, afirma a pesquisadora.
Para a obtenção de energia na célula é necessário que o combustível oxide por completo pelo catalisador, porém, isto muitas vezes não ocorre. “Quando a oxidação não se completa, formam-se os produtos intermediários, reduzindo a quantidade de energia obtida”, diz Lívia.
Alto custo ainda impede produção
A maior dificuldade deste processo de obtenção de energia ainda está nos custos, pois o material do ânodo e cátodo baseiam-se em platina, metal nobre muito caro. Outro ponto importante são os modelos de células a combustível que estão entrando no mercado. Estas usam hidrogênio como combustível que, apesar de ser altamente eficiente, ainda é muito caro e sua produção polui o meio ambiente. “Além de ser um gás que requer um tanque grande, é mais complicado na hora do abastecimento”, afirma a pesquisadora, garantindo ser mais fácil quando o combustível é líquido.
No Brasil e no mundo, existem vários grupos pesquisando células a combustível e diminuição de seus custos. No entanto, as pesquisadoras da USP festejam o grande diferencial obtido em seu modelo, o produto dihidroxicetona. “A vantagem é usar um sistema consorciado, onde se gera energia e produz concomitantemente produtos com maior valor a partir de um subproduto do biodiesel. Assim, não teremos desperdício, muito pelo contrário, teremos mais lucro”, afirmam.
A próxima etapa do trabalho é diminuir a quantidade de platina/paládio a ser empregada nos eletrodos para baratear e viabilizar o uso da tecnologia das células a combustível.
Os resultados da química Lívia foram obtidos em sua tese de doutorado Desenvolvimento de células a combustível de álcoois direta: produção de protótipos de alta potência, defendida em maio deste ano, sob orientação da professora Adalgisa Rodrigues de Andrade, do Departamento de Química, da FFCLRP.
