Cientistas japoneses desenvolveram um novo meio de transformar água em combustível de hidrogénio, através da luz solar: utilizando um fotocatalisador especial, esta nova tecnologia poderá ajudar a criar um combustível de hidrogénio mais barato, mais abundante e sustentável para diversas aplicações.
Atualmente, a maior parte do hidrogénio livre é derivado de matérias-primas de gás natural, o que significa que abandonar os combustíveis fósseis em prol desta opção mais ecológica não é uma opção. No entanto, este método movido a luz solar, facilmente fabricado, pode ser fundamental para que o hidrogénio se torne uma alternativa no futuro.
“A divisão da água impulsionada pela luz solar utilizando fotocatalisadores é uma tecnologia ideal para a conversão e armazenamento de energia solar em energia química, e os recentes desenvolvimentos em materiais e sistemas fotocatalíticos aumentam as esperanças da sua realização”, explicou Kazunari Domen, da Universidade de Shinshu, e autor sénior do estudo publicado artigo em ‘Frontiers in Science’. “No entanto, permanecem muitos desafios”, acrescentou.
O princípio básico por detrás do novo processo é dividir a água em oxigénio e hidrogénio. Embora pareça simples, isto consome muita energia e necessita de um catalisador, neste caso alguns especiais chamados fotocatalisadores.
Quando expostos à luz, estes catalisadores especiais facilitam reações químicas que decompõem a água em partes constituintes. O conceito não é novo, mas a maioria dos existentes são ineficientes e têm uma taxa de conversão de energia solar em hidrogénio escassa.
Existe também um outro sistema de excitação em duas etapas mais sofisticado e mais eficiente. Nestes sistemas, um fotocatalisador gera hidrogénio a partir da água, enquanto outro produz oxigénio. A equipa japonesa escolheu este segundo processo. “A tecnologia de conversão de energia solar não pode funcionar à noite ou com mau tempo”, apontou Takashi Hisatomi, da Universidade de Shinshu, outro autor do estudo. “Mas ao armazenar a energia da luz solar como a energia química dos materiais combustíveis, é possível utilizá-la a qualquer hora e em qualquer lugar.”
A equipa de Domen e Hisatomi produziu uma prova de conceito bem-sucedida ao operar um reator de 1.076 pés2 (100 m2) durante três anos: este reator teve um desempenho ainda melhor sob luz solar do mundo real do que em condições laboratoriais. “No nosso sistema, utilizando um fotocatalisador com resposta ultravioleta, a eficiência de conversão da energia solar foi cerca de uma vez e meia maior sob luz solar natural”, explicou Hisatomi.
“A luz solar padrão simulada utiliza um espectro de uma região de latitude ligeiramente elevada. A eficiência da conversão da energia solar pode ser maior em áreas onde a luz solar natural tem mais componentes de comprimento de onda curto do que a luz solar de referência simulada. No entanto, atualmente, a eficiência sob luz solar padrão simulada é de 1%, na melhor das hipóteses, e não atingirá 5% de eficiência sob luz solar natural”, acrescentou.
Para fazer avançar a tecnologia e quebrar a barreira dos 5%, a equipa afirmou ser necessário desenvolver fotocatalisadores mais eficientes e construir reatores experimentais maiores. “O aspeto mais importante a desenvolver é a eficiência da conversão de energia solar em química por fotocatalisadores”, explicou Domen.
“Se for melhorado a nível prático, muitos investigadores trabalharão seriamente no desenvolvimento de tecnologia de produção em massa, processos de separação de gases e construção de fábricas em grande escala. Isto também mudará a forma como muitas pessoas, incluindo os decisores políticos, pensam sobre a conversão da energia solar e acelerarão o desenvolvimento de infraestruturas, leis e regulamentos relacionados com os combustíveis solares”, concluiu.
