Reator revolucionário produz hidrogênio verde

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/06/2019

É o mais próximo que já se chegou de um "reator perfeito" para a produção de hidrogênio e outros compostos químicos. [Imagem: Metcalfe et al. - 10.1038/s41557-019-0273-2]

Reator de Hidrogênio com Memória

O primeiro reator químico termodinamicamente reversível, capaz de produzir hidrogênio como um produto puro, pode não apenas mudar o perfil da indústria química, como também abrir caminho para o uso de uma energia mais "verde".

"As alterações químicas são geralmente realizadas através de reações mistas, onde vários reagentes são misturados e aquecidos. Mas isso leva a perdas, conversão incompleta de reagentes e uma mistura final de produtos que precisam ser separados. Com nosso 'Reator de Hidrogênio com Memória' podemos produzir produtos separados. Você poderia chamá-lo de reator perfeito," explicou o professor Ian Metcalfe, da Universidade de Newcastle, no Reino Unido.

O hidrogênio é um repositório de energia limpa e pode ser usado como combustível ou para gerar eletricidade, e poderia ser armazenado e transportado através das redes de gás.

Embora seja o elemento mais abundante no universo, o hidrogênio não ocorre livremente. Ele pode ser produzido através da divisão de moléculas de água, eventualmente usando energia solar, compondo o que se convencionou chamar de "hidrogênio verde".

Ocorre que todos os processos - sejam eles químicos, mecânicos ou elétricos - para isso são termodinamicamente irreversíveis, sendo menos eficientes do que poderiam teoricamente ser.

O novo sistema é o primeiro reator químico capaz de se aproximar de uma operação termodinamicamente reversível.

Fazendo água e monóxido de carbono reagirem para gerar hidrogênio e dióxido de carbono, o sistema também impede que o carbono seja transportado para o fluxo de produção de hidrogênio na forma de monóxido de carbono ou dióxido de carbono, evitando assim a contaminação do produto.

Hidrogênio verde e puro

O novo reator impede que os gases reagentes se misturem transferindo o oxigênio entre os fluxos reagentes por meio de um "reservatório" de oxigênio de estado sólido.

Esse reservatório foi projetado para permanecer próximo do equilíbrio com os fluxos gasosos reagentes à medida que eles seguem sua trajetória de reação e, assim, retém uma "memória química" das condições a que foi exposto.

O resultado é que o hidrogênio é produzido como um fluxo de produto puro, eliminando a necessidade de uma purificação do produto final. Nos reatores químicos tradicionais, quando o hidrogênio é produzido, ele precisa ser separado de outros produtos, um processo que é caro e muitas vezes intensivo em energia.

Embora tenha sido testado com hidrogênio, o processo também poderá ser usado em outras reações, o que o torna de grande interesse da indústria química.

Bibliografia:

Overcoming chemical equilibrium limitations using a thermodynamically reversible chemical reactor
Ian S. Metcalfe, Brian Ray, Catherine Dejoie, Wenting Hu, Christopher de Leeuwe, Cristina Dueso, Francisco R. García-García, Cheuk-Man Mak, Evangelos I. Papaioannou, Claire R. Thompson, John S. O. Evans
Nature Chemistry
DOI: 10.1038/s41557-019-0273-2