Neste trabalho investigamos materiais que atuam como facilitadores para a produção combustível limpo. Sabemos que o uso de combustíveis fósseis tais como gasolina, diesel, carvão, produzem gases poluentes que, além de serem nocivos à saúde, causam problemas ambientais como o efeito estufa e o aquecimento global. Porém, a sociedade é extremamente dependente dos combustíveis para as mais diversas finalidades, então simplesmente não os utilizar, não é uma opção! Vários pesquisadores têm se esforçado para encontrar alternativas de combustíveis que sejam mais ecológicas.
Dentre essas possibilidades surge o combustível hidrogênio (H2), ele é produzido através da quebra da molécula de água. O mais interessante desse combustível é que, ao invés de produzir CO2, CO, sua queima produz vapor d’água! Quer melhor?
Porém, como você pode imaginar, a produção de H2 não ocorre tão facilmente, porque é necessária muita energia para quebrar a molécula de água. Isso tornaria o processo de produção não tão ecológico assim… Mas não vamos desanimar tão fácil, né?! Alguns materiais chamados “fotocatalisadores” conseguem captar a energia solar e aproveitá-la para esse processo.
O conceito pode parecer complicado, mas provavelmente você já ouviu falar das placas solares que utilizam a energia do sol para produzir energia elétrica, né?! Então, o princípio é bem parecido! Só que ao invés de produzir energia elétrica, nossas placas são colocadas num recipiente com água, facilitando essa reação química (Figure 1).
O WO3 (óxido de tungstênio) e o BiVO4 (vanadato de bismuto) são materiais que normalmente são utilizados como fotocatalisadores por serem capazes de absorver a luz e realizar a reação de produção de H2, que também forma oxigênio (O2). Além disso, esses materiais são estáveis e não tóxicos. No entanto, eles precisam apresentar algumas propriedades ou características específicas (como tamanho, forma, estrutura, porosidade) para que consigam produzir hidrogênio com mais eficiência. Tais características podem ser controladas durante o processo de síntese desses materiais. Complicou de novo? Calma que eu vou te explicar!
O processo de síntese química é análogo ao processo de cozinhar. Vamos imaginar que eu queira assar um bolo fofinho. Parece fácil, mas requer estratégias! Supondo que eu comece minha aventura culinária por uma receita já conhecida – eu posso tentar substituir o açúcar por mel ou a farinha por maisena, colocar uma fruta, as possibilidades são infinitas. Além disso, eu posso modificar a formar de assar o bolo – assar em temperatura mais amena por mais tempo ou em uma temperatura alta por um tempo reduzido…, mas uma coisa você deve ter certeza: O resultado final (nesse caso, o bolo) será modificado cada vez que você alterar a receita – bolo pode ficar solado, excessivamente doce, molhadinho, seco, etc – essas são as propriedades do bolo. Com a síntese de materiais é a mesma coisa! Podemos modificar os métodos de síntese para alcançar propriedades específicas nos materiais.
Também podemos criar uma metodologia de síntese “do zero”. Mas outra certeza que você deve ter é que, assim como na cozinha, criar o material “perfeito” para a produção de hidrogênio demanda muito estudo, tempo e energia!! Algumas estratégias de síntese desses materiais podem levar 12, 24 e até 48 h no forno! Imagina só?!
Nossos estudos buscaram formas mais rápidas e eficientes de sintetizar esses materiais. Utilizamos um equipamento de micro-ondas – que interage diretamente com os compostos presentes na síntese. Isso acelera um processo que, em um forno convencional, levaria até 48 horas, reduzindo-o para meros 10 minutos, por exemplo. Imagine: em uma hora, podemos testar vários métodos diferentes! Isso nos permite realizar modificações no método de síntese e obter materiais com propriedades diversas em tempo recorde (Figura 2).
Essas descobertas representam avanços significativos rumo a um futuro com combustíveis mais limpos e sustentáveis. Cada pequeno passo na síntese desses materiais nos aproxima do objetivo de um mundo com energia mais ecológica, cada experimento nos ensina algo novo sobre como criar o material ideal para uma produção de hidrogênio mais eficiente.
Autor(a): Bárbara Scola Rodrigues Umehara
Orientador(a): Juliana dos Santos de Souza
Título da Tese: RAPID MICROWAVE SYNTHESIS OF TUNGSTEN-DOPED BISMUTH VANADATE/ TUNGSTEN OXIDE HETEROJUNCTIONS
O texto acima foi escrito com o objetivo de divulgar o trabalho desenvolvido no Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia/Química da Universidade Federal do ABC para o público geral e é de responsabilidade do(a) autor(a) da tese.