Stanford produz hidrogénio e grafite 10x mais eficientemente

A 1 000 °C, um reactor de pirólise do metano transforma-se num exercício para fazer chegar o calor ao centro. Os investigadores Henry Moise, Sebastian Moll e Matteo Cargnello, da Stanford Engineering, desenvolveram um método de aquecimento interno que, no seu estudo publicado na Science, produz hidrogénio e grafite sólido com um aumento de eficiência de aproximadamente 10 vezes face ao aquecimento externo convencional.

O hidrogénio é essencial para importantes actividades industriais e agrícolas, mas actualmente a maior parte do hidrogénio é produzida através de processos que libertam grandes quantidades de CO2. A pirólise do metano segue uma abordagem diferente: decompõe o metano em hidrogénio gasoso e carbono sólido, em vez de produzir o CO2 gasoso libertado pela produção convencional. O processo tem sido estudado há anos, mas a remoção do carbono e o fornecimento de calor suficiente impediram-no de sair do laboratório.

A equipa de Stanford resolveu o problema do calor colocando o queimador no interior do reactor. Em vez de queimar gás natural, o queimador consome uma parte do hidrogénio produzido pela reacção, gerando o calor elevado necessário para fazer avançar o processo e emitindo sobretudo vapor de água. Henry Moise afirma que o resultado é um aumento de eficiência de aproximadamente 10 vezes: com a mesma quantidade de energia, um reactor pode produzir a mesma quantidade de material que 10 outros reactores aquecidos convencionalmente a partir do exterior.

Os investigadores descobriram também que o carbono sólido era grafite de elevada qualidade, um material utilizado em baterias, eléctrodos e outras tecnologias. Isso poderá oferecer aos EUA uma via para a produção nacional de um material que actualmente importam. O limite é claro: o grafite ainda não é suficientemente puro para aplicações exigentes em baterias, e os investigadores dizem que é necessário continuar a trabalhar.

O hidrogénio é utilizado na produção de fertilizantes, na refinação e na produção de metanol; o método ainda precisa de ser ampliado e validado para a produção generalizada de hidrogénio. Por enquanto, o trabalho é um resultado de laboratório, não uma unidade de fornecimento convencional. Aumentar a escala dos reactores e validar a sua utilização na produção generalizada de hidrogénio são os próximos passos, sem qualquer calendário de implementação indicado.