11/06/2024

Pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), órgão associado a USP, testaram o uso de caldo de cana para gerar energia elétrica em células a combustível. O processo dispensa a transformação do caldo in natura em etanol, feita nas usinas de álcool, impedindo a formação de resíduos nocivos ao meio ambiente. Após o êxito dos experimentos em laboratório, os cientistas vão desenvolver a aplicação da técnica em escala industrial.
“A célula a combustível tem o mesmo princípio de funcionamento de uma pilha. A diferença é que o combustível serve como reagente para ser consumido e gerar eletricidade”, explica o pesquisador do Ipen, Almir Oliveira Neto, que coordenou a pesquisa. “Na célula, há dois eletrodos, o ânodo, onde o combustível é oxidado, e o cátodo, onde o oxigênio da oxidação é reduzido. Eles são conectados por uma membrana que atua como eletrólito, conduzindo eletricidade, formando um sistema que fornece energia elétrica.”
“No dispositivo que foi desenvolvido na pesquisa, a oxidação do caldo de cana acontece no ânodo e a redução de oxigênio no catodo. O objetivo do experimento era obter energia da biomassa com o mínimo impacto ambiental possível. Para isso, utilizou-se o caldo de cana em uma célula a combustível para gerar energia elétrica”, diz o pesquisador. “O uso do caldo de cana direto evita a formação de vinhaça, um resíduo ambientalmente perigoso decorrente da produção de etanol, contribuindo, assim, para a preservação do meio ambiente.”
Segundo Oliveira Neto, a célula a combustível pode usar o caldo obtido diretamente pela moagem da cana, como o vendido nas feiras livres. “No entanto, é preciso uma padronização, pois ele pode apresentar variações em decorrência da safra de cana”, observa. “No nosso trabalho, produzimos um caldo de cana sintético a fim de poder comparar os resultados, mas o caldo de cana in natura foi empregado numa pesquisa anterior.
Bruno Villardi, um dos pesquisadores envolvidos no projeto, explica como funciona uma célula a combustível e de que forma a pesquisa contribuirá com a geração de energia limpa:
“Tanto a oxidação do álcool quanto a do caldo de cana ocorrem de forma parcial, ou seja, a reação não tem aproveitamento total em relação ao número de elétrons”, ressalta o cientista. “O uso direto do caldo de cana, porém, tem a vantagem de não gerar resíduos ambientais, e além da geração de energia pode ser direcionado a fabricação de produtos de maior valor agregado, como os ácidos glucônico, sacárico, lático, levulínico e furfural, que têm diversas aplicações nas indústrias alimentícia, de cosméticos, farmacêutica e de polímeros.”
Oliveira Neto destaca que o protótipo da célula a combustível desenvolvido na pesquisa permite o aumento de escala em laboratório. “Para se observar o desempenho com maiores quantidades de caldo de cana e energia serão necessários o aumento da área dos eletrodos, e desenvolvimento e ampliação de escala”, planeja. “Além disso, será preciso um maior montante de recursos públicos e privados para a concretização do objetivo final, o uso do dispositivo em escala industrial.”
O estudo teve a participação dos pesquisadores Bruno Villardi e Júlio Nadenha, doutores formados pelo Programa de Tecnologia Nuclear e Materiais da USP e do Ipen; Victória Maia, doutoranda do programa; e dos pós-doutorandos Priscila Zambiazi e Rodrigo Souza, do Centro de Células a Combustível e Hidrogênio do Ipen. A pesquisa teve a supervisão de Almir Oliveira Neto, orientador credenciado no Programa de Tecnologia Nuclear e Materiais da USP e do Ipen, onde Souza atua como co-orientador.
Os resultados do trabalho são apresentados nos artigos Desempenho Eletrocatalítico de Pd/C e Pt/C para Geração de Energia a partir do Extrato de Cana-de-Açúcar em Célula a Combustível de Líquido Direto, publicado na Revista Virtual de Química, e Optimizing PtSn Composition in Direct Sugarcane Extract Fuel Cells: A Sustainable Bioenergy Solution, que saiu na edição on-line da revista científica SugarTech em março.

Fonte: CicloVivo