À medida que os impactos da crise climática e os desafios ambientais, como a poluição e a degradação dos ecossistemas, se tornam cada vez mais evidentes, a necessidade de soluções inovadoras que abordem estas questões complexas em múltiplas frentes torna-se mais urgente. É o caso das energias que se querem limpas.
O hidrogénio (H) é visto como uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, mas os métodos utilizados para o produzir geram demasiado dióxido de carbono (CO2) ou são demasiado caros.
Os investigadores James Tour e Kevin Wyss do Departamento de Ciência de Materiais e Nanoengenharia da Universidade Rice nos EUA conseguiram extrair de resíduos plásticos, incluindo plásticos mistos que não precisam de ser separados por tipo ou lavados, gás hidrogénio limpo e de alta eficiência e grafeno de alta qualidade sem qualquer dióxido de carbono.
“Se o grafeno produzido for vendido por apenas 5% do valor de mercado atual, uma redução de 95%, o hidrogénio limpo poderia ser produzido gratuitamente", diz Kevin Wyss, principal autor do estudo publicado na Advanced Materials.
A solução encontrada consegue não só minimizar impactos ambientais como também aproveita o valor inexplorado de resíduos problemáticos, como é o caso do lixo plástico.
Comparação com hidrogénio “verde”
O hidrogénio “verde” é produzido utilizando fontes de energia renovável para decompor a água nas suas duas componentes (hidrogénio e oxigénio), não emitindo dióxido de carbono.
“É isto que o torna sustentável ou ‘verde’ em comparação com os atuais combustíveis como gás, carvão ou petróleo, que emitem muito CO2”, disse Wyss. “E, ao contrário das baterias ou das fontes de energia renováveis, o hidrogénio pode ser armazenado e reabastecido rapidamente, sem esperar horas para carregar. Por esta razão, muitos fabricantes de automóveis estão a pensar em fazer a transição para o combustível hidrogénio.”
A maior parte das quase 100 milhões de toneladas de hidrogénio utilizadas globalmente em 2022 derivou de combustíveis fósseis. Apesar de ser mais barata, esta produção gerou cerca de 12 toneladas de dióxido de carbono por cada tonelada de hidrogénio.
O processo de aquecimento rápido por efeito Joule
Os investigadores expuseram amostras de resíduos plásticos ao rápido aquecimento por efeito Joule por aproximadamente quatro segundos, elevando a sua temperatura para 3.100 graus Kelvin (ou 2.826,85°C).
O processo vaporiza o hidrogénio presente nos plásticos, deixando para trás o grafeno, um material extremamente leve e durável feito de uma única camada de átomos de carbono.
Recuperação de hidrogénio
“Sabemos que o polietileno, por exemplo, é composto por 86% de carbono e 14% de hidrogénio e demonstrámos que podemos recuperar até 68% desse hidrogénio atómico sob a forma de gás com um nível de pureza de 94%”, diz Wyss.
Esta investigação poderá permitir a produção de hidrogénio limpo a partir de resíduos plásticos e tem assim o potencial de resolver problemas ambientais, como a poluição plástica e a produção de hidrogénio que provoca gases com efeito de estufa.
