Essa tecnologia da Nova Zelândia ajudará a melhorar o clima?

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O hidrogênio verde tornou-se um foco crescente da "transição justa" da Nova Zelândia, longe do petróleo e do gás, porque pode ser criado de forma sustentável, usando energia renovável ou biomassa. Foto / 123rf

Tem sido apresentado como uma maneira ecológica de gerar eletricidade, alimentar motores e produzir fertilizantes - e agora, uma recém-lançada empresa Kiwi está levando sua tecnologia de hidrogênio verde para o mundo.

A fonte de energia limpa tornou-se um foco crescente da "transição justa" da Nova Zelândia para longe do petróleo e do gás porque pode ser criada de forma sustentável, usando energia renovável ou biomassa.

Embora o hidrogênio seja produzido em todo o mundo, quase todo ele é hidrogênio "marrom" - ou feito de carvão e gás natural, que é a fonte de centenas de milhões de toneladas de emissões de CO₂ a cada ano.

Mas o hidrogênio verde pode ser feito usando eletrólise de fontes de energia renováveis, deixando uma pequena pegada de carbono.

Com essa promessa, no entanto, surgem problemas: problemas na cadeia de suprimentos, custos crescentes e escassez de minerais brutos que dificultam sua acessibilidade e disponibilidade.

Esses são os desafios que a primeira start-up de tecnologia profunda de hidrogênio da Nova Zelândia - e a primeira empresa spin-out da GNS Science, de propriedade da Crown - pretendia enfrentar.

A gerente de parcerias comerciais e de negócios da GNS, Sheena Thomas, disse que, de acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA), a demanda por hidrogênio verde foi projetada para quase dobrar para 180 megatoneladas (Mt) até 2030.

"No momento, há quase 100 milhões de toneladas de hidrogênio sendo usadas todos os anos, produzidas a partir de combustíveis fósseis, por isso é uma questão urgente a ser resolvida."

No coração da nova empresa, apelidada de Bspkl e apoiada pela incubadora WNT Ventures, estava uma tecnologia desenvolvida localmente que permitia a produção de eletrolisadores suficientes para atender à demanda.

“Isso abre enormes possibilidades para descarbonizar setores-chave como aviação, transporte marítimo e aço, que são extremamente difíceis de eletrificar”.

Então, como a nova tecnologia funcionou?

O diretor técnico da Bspkl, Dr. Jerome Leveneur, explicou que quase todo o hidrogênio do mundo foi produzido por meio de um processo chamado craqueamento de metano – ele próprio responsável por cerca de 2% das emissões globais de carbono.

"O hidrogênio desempenha um papel realmente importante no suporte ao nosso dia-a-dia, mas precisamos encontrar uma maneira de torná-lo limpo e sustentável", disse Leveneur, cientista de materiais de feixes de íons do GNS.

Usando a eletrólise, o hidrogênio pode ser produzido a partir da água usando eletricidade – e o processo pode ser completamente renovável quando conectado a fontes de energia como solar, eólica e geotérmica.

Poderíamos pensar nos próprios eletrolisadores como uma cebola, com muitas camadas de peças empilhadas juntas.

Uma abordagem bem estabelecida chamada eletrólise de membrana de troca de prótons (PEM) utilizou uma membrana, um ânodo e um cátodo.

"No ânodo, as moléculas de água são divididas em íons de hidrogênio carregados positivamente e os átomos de oxigênio são recombinados em uma molécula de O₂, o oxigênio que respiramos", disse Leveneur.

"Os íons de hidrogênio passam pela membrana e se combinam com os elétrons no cátodo, formando o gás hidrogênio."

Embora os eletrolisadores PEM fossem amplamente reconhecidos como a forma mais eficiente de fabricar hidrogênio sustentável, sua dependência de elementos raros e finitos continuou sendo uma grande desvantagem para o dimensionamento da tecnologia.

Para ajudar a superar esse obstáculo, a Bspkl ofereceu uma inovação inventada por Leveneur – um tipo aprimorado de componente crítico para eletrolisadores PEM chamado de membrana revestida por catalisador (CCM).

"Uma membrana é revestida em ambos os lados com uma fina camada de partículas de catalisador, normalmente platina e irídio", explicou ele.

"As partículas do catalisador precisam ser uniformemente dispersas e ligadas à superfície da membrana de troca de prótons, o que permite reações eletroquímicas rápidas e eficientes.

"Sem um catalisador, o eletrolisador precisaria de muito mais eletricidade para produzir hidrogênio."