Em laboratório, luz solar converte resíduo de biodiesel em hidrogénio

Sob o feixe de um instrumento de raios X no Síncrotrão Australiano, um pó catalisador está colocado diante da luz que o ativa. Quando a luz se acende, os átomos de níquel e cobalto à superfície mudam de estado químico; quando se apaga, voltam ao estado inicial. Esse vaivém, observado em menos de um segundo, é o cerne de um novo estudo liderado por investigadores da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW).

O processo chama-se fotorreformação. A energia luminosa impulsiona uma reação que decompõe uma matéria-prima em hidrogénio e outros produtos ao mesmo tempo. A equipa escolheu o glicerol, subproduto da produção de biodiesel, que a crescente indústria do biodiesel gera em grandes quantidades, cerca de 100 quilogramas por cada tonelada de biodiesel. O glicerol bruto pode valer apenas 0,11 dólares americanos por quilograma. Transformá-lo em gliceraldeído e di-hidroxiacetona, usados nas indústrias química e farmacêutica, altera esse valor. Estes dois produtos valem cerca de 75 dólares americanos e 150 dólares americanos por quilograma, respetivamente.

O fotocatalisador é feito de sulfureto de zinco e índio, modificado com quantidades muito pequenas de níquel e cobalto. Sob luz visível, o cocatalisador de níquel e cobalto aumentou a taxa de libertação de hidrogénio cerca de 10 vezes em relação ao material não modificado. Alterou também o destino do glicerol. A superfície não modificada favorecia sobretudo uma via que produz hidroxiacetona; com o níquel e o cobalto, mais glicerol seguiu as vias que conduzem ao gliceraldeído e à di-hidroxiacetona.

O mecanismo foi a parte mais difícil de observar. Recorrendo à espetroscopia de absorção de raios X in situ (XAS), que lê o estado químico de um metal enquanto o material está a trabalhar, o cientista principal da ANSTO Bernt Johannessen e colegas acompanharam os sítios de níquel e cobalto. O estado inicial era sobretudo o de iões com carga positiva; sob luz, tornaram-se mais reduzidos, a forma associada ao catalisador ativo. Medições de controlo no escuro mostraram que a alteração era provocada pela luz, e não pelo feixe de raios X. Uma segunda técnica, a microespectroscopia de infravermelhos, seguiu as moléculas à superfície e ajudou a identificar os intermediários ao longo do percurso.

Para os produtores de biodiesel, o valor da abordagem depende do que poderia, um dia, fazer com o glicerol que sobra, e o estudo não responde a essa questão. Não apresenta qualquer preço para o processo, nenhum valor de capacidade nem data para uma demonstração fora do laboratório, e os seus dados de hidrogénio provêm de luz solar simulada. O que estabelece é um método para ver como funciona o catalisador, o que, segundo a equipa, torna possível conceber catalisadores capazes de orientar a reação para os produtos escolhidos. Qualquer passagem deste resultado de bancada para uma unidade industrial começaria por esse trabalho de conceção.