Japão dá um passo gigante rumo à sustentabilidade ao descobrir metal capaz de produzir hidrogênio verde, combustível chave para a transição energética.

O hidrogênio verde, que é gerado a partir de energias renováveis com a eletrólise da água, é a grande promessa do setor energético. Países como a Espanha estão planejando seu futuro neste vetor de energia, contudo faltam mais pesquisas para que a produção se torne mais sustentável. Nesse caso, o Japão saiu na frente com um metal capaz de produzir hidrogênio verde.

Entenda como funciona a nova tecnologia descoberta pelo Japão

Nos últimos anos, os eletrolisadores do tipo PEM, que utilizam uma membrana de troca de prótons como o eletrólito, ganharam popularidade na produção de hidrogênio por sua maior eficiência e capacidade de responder rapidamente às fontes de energia intermitentes.

O problema dos eletrolisadores do tipo PEM é que eles são bem mais caros. Necessitam de catalisadores eficientes e resistentes à corrosão em ácido, para que levem platina ou irídio, metais escassos e caros.

Os catalisadores de irídio mantêm por mais tempo a reação de evolução do oxigênio e permitem a produção de grandes volumes de hidrogênio verde. Desta forma, os pesquisadores buscaram um material barato que possa fazer o mesmo.

Os cientistas do Instituto de RIKEN, no Japão, partiram de um metal comum, o manganês, e modificaram sua estrutura tridimensional para obter o primeiro eletrolisador PEM eficiente e durável sem a necessidade do uso de metais raros.

Os pesquisadores do Japão desenvolveram um catalisador de óxido de manganês (Mn02) manipulando a estrutura reticular do material para formar ligações mais fortes com os átomos de oxigênio, surgindo assim um metal capaz de produzir hidrogênio verde por um preço acessível.

Entenda a importância desse metal capaz de produzir hidrogênio verde

O MnO2 aprimorado é muito mais estável do que outros catalisadores de metais não nobres, e mantém a reação com a água por muito mais tempo. Segundo um estudo publicado na revista científica Nature Catalysis, o metal capaz de produzir hidrogênio verde criado pelo Japão multiplica por 40 a vida útil de outros catalisadores baratos.

O material é mais resistente à dissolução em ácido e mais estável durante a reação. Em testes de laboratório, o catalisador funcionou por mais de mil horas a 200 mA/cm², produzindo uma quantidade de hidrogênio 10 vezes maior que a de outros materiais.

Novos trabalhos serão realizados para que o novo material seja instalado em eletrolisadores industriais, mas os pesquisadores acreditam que o novo catalisador desempenhará um papel crucial na produção sustentável de hidrogênio.

Modificações futuras na estrutura do manganês podem aumentar ainda mais a densidade de corrente que suporta o material e a vida útil do catalisador, com foco em permitir que a eletrólise da água não seja necessária.

Por que o hidrogênio verde vem ganhando tanto destaque?

O hidrogênio verde é gerado por meio de fontes de energia limpas e renováveis, como as de matriz hidrelétrica, eólica, solar, entre outros. Desta forma, não há emissão de carbono durante o processo. O hidrogênio verde pode ser usado diretamente como combustível em células a combustível (fuel cells), além de servir como matéria-prima para síntese de outros produtos, como por exemplo amônia verde, aço e metanol. 

O elemento é considerado fundamental para a transição energética pelo crescente comprometimento internacional com a agenda da mudança climática.

O Acordo de Paris e os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU traçaram metas para a descarbonização do planeta. Os signatários projetam que o hidrogênio verde substitua o petróleo e o gás natural e se torne o principal recurso energético até 2050.