Por Kleber Karpov
Um estudo realizado no Instituto de Física da Universidade de Brasília (UnB) está contribuindo para tornar a produção de hidrogênio verde mais acessível ao substituir a platina por catalisadores de menor custo. Coordenado pelo professor Jorlandio F. Felix e financiado pela Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF), o projeto utiliza filmes finos baseados em materiais abundantes para otimizar a divisão da molécula da água, um passo crucial para a transição para fontes de energia mais sustentáveis.
A pesquisa recebeu um investimento de R$ 179 mil do edital Demanda Espontânea de 2022 da FAPDF. Esse apoio foi fundamental para a estruturação da pesquisa, desde a adaptação de equipamentos até a aquisição de materiais de alta qualidade. Além dos avanços científicos, o projeto também contribui para a formação de estudantes de iniciação científica, mestrado e doutorado, fortalecendo o Distrito Federal como referência em nanotecnologia.
“Essa inovação não representa apenas um avanço científico, mas também evidencia a possibilidade de gerar energia limpa de forma mais econômica e com menor impacto ambiental, criando oportunidades econômicas e capacitando profissionais altamente qualificados na região”, afirmou o professor Jorlandio.
“Apoiar iniciativas como essa significa investir em autonomia tecnológica e em soluções práticas para os desafios da transição energética. Ao promover pesquisas que combinam ciência de ponta, sustentabilidade e potencial de aplicação industrial, estamos preparando o Distrito Federal para liderar a nova economia da energia limpa”, destacou o diretor-presidente da FAPDF, Leonardo Reisman.
Produção de hidrogênio verde
O hidrogênio é essencial na transição energética, pois pode substituir combustíveis fósseis em setores que são de difícil eletrificação, como a indústria pesada e o transporte de cargas, gerando apenas vapor de água como subproduto. Quando produzido a partir de fontes renováveis, é classificado como hidrogênio verde.
Esse elemento é obtido através da eletrólise, que consiste na divisão da molécula de água (H₂O) por meio de eletricidade. Para que essa reação seja eficiente, é necessário um catalisador que acelere o processo. Atualmente, o catalisador mais comum é a platina, um metal raro e caro, o que inviabiliza sua aplicação em larga escala.
Materiais bidimensionais
O estudo da UnB contorna essa questão ao utilizar filmes finos, que são camadas de material muito mais finas do que um fio de cabelo, como catalisadores. Esses filmes são produzidos a partir de materiais bidimensionais, como os dicalcogenetos de metais de transição (TMDCs).
Dentre os materiais investigados estão o dissulfeto de molibdênio (MoS₂) e o dissulfeto de tungstênio (WS₂). Esses elementos, que são abundantes e acessíveis, são aplicados em escala nanométrica para acelerar as reações químicas envolvidas na produção de hidrogênio, oferecendo uma alternativa viável à platina.
Ao utilizar materiais bidimensionais, conseguimos substituir um material escasso e caro por componentes mais abundantes e econômicos. Isso viabiliza a implementação em larga escala da tecnologia de energia limpa, diminuindo o custo final da energia”, explicou o professor Jorlandio.
Automação para garantir a qualidade
Um dos aspectos inovadores do projeto é o desenvolvimento da técnica de Esfoliação Mecânica Automática (AME). Trata-se de um sistema automatizado que deposita os materiais bidimensionais de forma controlada, garantindo uniformidade na aplicação.
Essa abordagem automatizada resolve um dos principais desafios da nanotecnologia, que é a reprodutibilidade, ou seja, a capacidade de produzir o material com a mesma qualidade de forma consistente. Essa tecnologia patenteada sob o número BR1020240157060 consolida o avanço tecnológico alcançado no Distrito Federal.
“Na ciência, não adianta descobrir um material incrível se não conseguimos fabricá-lo com qualidade consistente. O sistema AME garante a padronização e abre caminho para a aplicação industrial dessa tecnologia”, afirmou o coordenador.