O hidrogénio verde é amplamente visto como um pilar fundamental da transição global dos combustíveis fósseis. No entanto, construí-lo em grande escala é caro e ambientalmente complexo. Um método de produção líder, a eletrólise PEM (membrana de troca de prótons), funciona especialmente bem quando a eletricidade aumenta e diminui devido à energia eólica e solar. No entanto, ainda é muito mais caro do que produzir hidrogénio a partir de combustíveis fósseis.
Existem também preocupações ambientais. Os atuais sistemas PEM baseiam-se nas chamadas Substâncias Químicas Persistentes (PFAS), que a União Europeia planeia eliminar gradualmente devido aos seus riscos ambientais e para a saúde. Abordar os custos elevados e as preocupações químicas é o objetivo do projeto SUPREME financiado pela UE. Nos próximos três anos, investigadores liderados pela Universidade do Sul da Dinamarca, trabalhando com a Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz) e outros parceiros, desenvolverão um sistema de eletrólise sem PFAS que seja mais eficiente e utilize muito menos matérias-primas críticas, como o irídio. O objetivo é tornar o hidrogénio verde significativamente mais acessível e sustentável.
Tornar o hidrogénio verde mais limpo e mais barato
“O hidrogénio é utilizado como matéria-prima em quantidades muito grandes e continuará a aumentar no futuro. Isto inclui a produção de amoníaco, a produção de metanol e a indústria siderúrgica”, afirma 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 conseguirmos colocá-lo ao mesmo nível de preços do hidrogénio fóssil em termos económicos, daremos um passo importante rumo à transição verde. Isto torna-o mais atraente para outras aplicações, como o armazenamento de energia excedentária proveniente de fontes 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 acelerar a sua utilização não só na indústria pesada, mas também como meio de armazenamento adicional de energia renovável.
Materiais livres de PFAS e membranas melhoradas
A TU Graz desempenha um papel de liderança na avaliação de alternativas seguras. A equipe de Bodner 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 duráveis podem corresponder à durabilidade e eficiência exigidas para o uso industrial contínuo.
Enquanto isso, o Conselho Turco de Ciência e Tecnologia, TÜBITAK, está se concentrando 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.
Corte e reciclagem de irídio
Outro foco importante é reduzir a dependência do irídio, um caro metal do grupo da platina usado na eletrólise PEM. A Universidade do Sul da Dinamarca e a empresa britânica de metais e catalisadores Ceimig estão explorando formas de reduzir o consumo de irídio em até 75%. Eles também estão desenvolvendo métodos de reciclagem que ainda podem recuperar cerca de 90% do irídio necessário.
Parceiros adicionais estão contribuindo com conteúdo especial. A Fraunhofer ISE da Alemanha está desenvolvendo a unidade de eletrodo 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 através da parceria CETP, Parceria para a Transição de Energia Limpa no âmbito da chamada conjunta 2024 e cofinanciado pela Comissão Europeia (GA N°101069750).
