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13 de abril de 2024

Microrreator pode transformar etanol em hidrogênio dentro de carro

peças de microrreator desmontadas sobre mesa

Microrreator desenvolvido por pesquisadores da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp. Foto: Rubens Maciel Filho/Arquivo pessoal

Uma tecnologia inédita, desenvolvida por pesquisadores do Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (Lopca) da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (FEQ Unicamp), permite a produção de hidrogênio (H2) a partir do etanol. O reator químico compacto, ou microrreator, patenteado na Unicamp, pode ser introduzido em veículos e acoplado a células combustíveis para mover carros elétricos.

O hidrogênio verde, gerado a partir de fontes renováveis, é uma possibilidade para a descarbonização da mobilidade, já que o uso energético do gás devolve água para a natureza, em forma de vapor. Por isso, gera interesse no mundo todo. 

Alguns dos VEs existentes no mercado movidos com o hidrogênio verde já carregam o gás pressurizado em tanques, mas geram cuidados em relação às pressões e à estocagem. Além disso, segundo os pesquisadores, pode ser proibitivo em um país com as dimensões do Brasil, já que seriam necessários investimentos em infraestrutura própria para recarga.

“Nossa proposta é outra, estamos falando da possibilidade da produção de hidrogênio embarcada nos carros a partir do etanol. Esse hidrogênio pode alimentar as células combustíveis, possibilitando a eletrificação e reduzindo a emissão de CO2 para a atmosfera de uma forma mais fácil e barata, usando tecnologia desenvolvida no país”, afirma Rubens Maciel Filho, professor e pesquisador da FEQ Unicamp. 

Tecnologia com custos acessíveis

O protótipo do microrreator projetado e construído na Unicamp tem o tamanho de um smartphone, e o seu núcleo possui apenas cinco centímetros de comprimento.

Microrreator é do tamanho de um smartphone e se parece com uma caixa
Microrreator tem o tamanho de um smartphone. Foto: Rubens Maciel Filho/Arquivo pessoal

As dimensões reduzidas oferecem benefícios de intensificação de processos, maximizando as transferências de calor e massa e, portanto, propiciando altas conversões em tempo muito reduzido. O sistema se alimenta com etanol, e produz o hidrogênio.

“Devido a essas características, a eficiência e o controle das reações são melhoradas, quando comparados aos reatores convencionais”, diz o pesquisador.

Os custos do projeto também são favoráveis. As placas que apresentam uma malha de microcanais são feitas por impressão 3D em dispositivos específicos para metais. Além de facilitar a produção e o desenvolvimento de novos protótipos, de acordo com as necessidades do mercado, a impressão 3D possibilita uma liberdade de construção e criação de geometrias que melhoram a eficiência do sistema. 

Além disso, o material utilizado na produção é relativamente comum e disponível na indústria, evitando a extração e o uso excessivo de minerais raros, tornando-se uma alternativa atraente do ponto de vista econômico e sustentável.

Etanol já é realidade

Outro fator determinante para a aceitação da nova tecnologia no mercado nacional é o uso do etanol. O Brasil é o segundo maior produtor mundial do combustível, e já possui conhecimento e larga infraestrutura nacional de produção e distribuição, com geração de emprego e renda.

A redução da emissão de poluentes é apontada como outra vantagem. Embora a reforma do etanol para obtenção do hidrogênio possa gerar uma quantidade de carbono no processo, essa emissão pode ser zerada quando considerada toda a cadeia agroindustrial. “Esse carbono não vem de uma fonte fóssil, como é o caso do hidrogênio produzido a partir do gás natural. É um processo reversível, pois esse carbono é capturado pela cana-de-açúcar quando ela cresce”, defende Maciel Filho.

Além disso, o etanol usado no processo é menos concentrado, quando comparado ao etanol hidratado e anidro atualmente comercializados no país, já que a reação do equipamento depende da presença de água. Assim, o abastecimento poderia ser mais barato para os consumidores. “Nós estamos falando de andar com o veículo, praticamente, com metade da concentração de etanol que se tem hoje no posto de combustível”, diz Maciel Filho.

Em busca de parcerias

A pesquisa que originou a patente foi realizada entre 2009 e 2013. O invento da Unicamp foi protegido pelo programa Patentes Verdes do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), e divulgado pela Agência de Inovação da Unicamp (Inova), em 28 de julho de 2022. O serviço identifica novas tecnologias, voltadas para produção de energias alternativas que possam ser rapidamente usadas pela sociedade, para estimular o licenciamento e a inovação no país. 

A Universidade procura, agora, parceiros comerciais para implantar a tecnologia, continuar com seu desenvolvimento para aplicações específicas e permitir a fabricação de reatores em escala industrial.

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