Descoberta nova técnica termossolar para produzir hidrogênio
Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/08/2013
O formato de usina termossolar já é bem conhecido - as diferenças estão no que ocorre no interior da torre.
[Imagem: University of Colorado]
Acaba de ser descoberta uma técnica radicalmente nova na chamada fotossíntese artificial, o uso da energia solar para a produção do combustível hidrogênio.
A nova técnica usa o calor do Sol para separar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, abrindo o caminho para o uso do hidrogênio como combustível - um combustível limpo e "verde".
Tudo começa com um formato de usina termossolar já bem conhecido, no qual a luz é concentrada por espelhos em um ponto focal único no topo de uma torre central.
A torre recolhe o calor gerado pelo sistema de espelhos, que chega a 1.350 graus Celsius.
É aí que começam as diferenças com as usinas termossolares atuais, que usam o calor para produzir vapor, vapor este que gira turbinas para produz eletricidade.
No novo esquema, o calor é direcionado para um reator que contém compostos químicos conhecidos como óxidos metálicos.
Quando um óxido metálico se aquece, ele libera átomos de oxigênio, alterando sua composição e fazendo com que o composto recém-formado procure novos átomos de oxigênio.
A equipe demonstrou que a adição de vapor ao sistema - que pode ser produzido por ebulição da água no próprio reator - faz com que as moléculas de oxigênio da água procurem a superfície do óxido metálico, liberando moléculas de hidrogênio, que podem ser então coletadas na forma de gás.
"Nós projetamos algo que é muito diferente de outros métodos e, francamente, algo que ninguém antes pensou que fosse possível," disse Alan Weimer, da Universidade do Colorado, nos Estados Unidos. "A divisão de água com a luz solar é o Santo Graal de uma economia do hidrogênio sustentável."
Reações a mesma temperatura
Uma das principais diferenças entre o novo método e as técnicas já existentes para quebrar as moléculas de água é a capacidade de fazer duas reações químicas à mesma temperatura.
A teoria convencional sustenta que a produção de hidrogênio por meio do processo de óxidos de metal requer o aquecimento do reator a uma temperatura elevada para a remoção do oxigênio e, em seguida, seu resfriamento até uma temperatura mais baixa antes de se injetar o vapor para reoxidar o composto, de forma a liberar o hidrogênio.
"Uma das maiores inovações do nosso sistema é que não há qualquer oscilação na temperatura. Todo o processo é feito simplesmente virando a válvula de vapor para ligada ou desligada," acrescentou Charles Musgrave, coautor do estudo.
"Quando vimos que poderíamos usar este método mais simples e mais eficaz, foi necessário mudar nosso modo de pensar," confessa Weimer. "Nós tivemos que desenvolver uma teoria para explicá-lo e torná-lo crível e compreensível para outros cientistas e engenheiros."
Artigo: Efficient Generation of H2 by Splitting Water with an Isothermal Redox Cycle
Autores: Christopher L. Muhich, Brian W. Evanko, Kayla C. Weston, Paul Lichty, Xinhua Liang, Janna Martinek, Charles B. Musgrave, Alan W. Weimer