Não é de hoje que a humanidade vem se preocupando com o uso demasiado dos combustíveis fosseis como fonte energética e os impactos causados ao meio ambiente. Algumas alternativas para redução das emissões de CO2 é o aumento da eficiência na produção de eletricidade, bem como uso racional da energia.
Uma outra alternativa que vem ganhando espaço é a substituição de combustíveis fosseis por fontes energéticas renováveis. Neste sentido, o hidrogênio surge como uma alternativa viável para geração de energia. No futuro da economia energética, o hidrogênio exercerá um grande papel como fonte energética para a indústria automobilística e a produção de energia descentralizada. O grande interesse na produção de energia a partir do hidrogênio passa pelo fato dele ser um elemento que tem conteúdo energético (122 kJ/g) 2,5 vezes superior ao dos hidrocarbonetos.
Os métodos mais convencionais para a produção de hidrogênio são:
• “Steam – reforming” do metano e de outros hidrocarbonetos;
• Oxidação parcial e não catalítica de combustíveis fosseis;
• Hidrólise da água;
• Biomassa.
Comparado aos outros métodos, a produção de hidrogênio a partir da biomassa pode ser uma alternativa viável. O produto decorrente do processo é denominado Bio – hidrogênio. Existem alguns microrganismos capazes de produzir hidrogênio como bactérias fotossintéticas, organismos anaeróbios, organismos aeróbios e cianobactérias.
Na produção de H2 por fermentação anaeróbia, conclui – se que consórcios entre Clostrídia e Enterobacter apresentam vantagens como: a produção tem rendimento elevado e a produção é contínua graças a não necessidade da presença de luz solar (“dark fermentation”). A desvantagem desse processo fica por conta de selecionar um inóculo que não contenha organismos consumidores de hidrogênio. Além disso, é necessário manter baixo a pressão de hidrogênio no reator para que não haja influência nos produtos da fermentação.
Para a escolha do tipo de resíduo a ser utilizado para produção de H2, critérios como disponibilidade, custo, hidratos de carbono e biodegradabilidade. Um cenário promissor para a produção de hidrogênio é utilizando-o para geração descentralizada de energia. Levin et al, 2004, fizeram um estudo comparando os vários processos produtores de Bio-hidrogénio e avaliaram os requisitos em termos de volume de biorreator para abastecer pilhas de hidrogênio de 1 a 5 kW. Fizeram cálculos de fluxos de hidrogénio necessários entre 23.9 e 119.7 mol/hora (535 a 2681 litros PTN /hora), pressupondo a utilização de 95% do Hidrogénio alimentado, com uma eficiência de 50% e uma voltagem de 0.779V.
Após os estudos, eles chegaram à conclusão que o processo de “dark fermentation” por meio de cultura mistas, utilizando um reator de 1000 litros, consegue abastecer uma pilha de 5kW. Esse conjunto (reator (“dark fermentation”) e pilha) poderia ser construído em uma residência e abastecê-la. Segundo este mesmo estudo, para uma casa típica do Estado Columbia Britânica no Canadá, que consome em média 12971 kWh/ano, uma pilha de hidrogênio de 1,5 kW seria necessário para satisfazer as necessidades envolvendo consumo elétrico.
Considerando casos em que tenha picos de consumo, foi sugerido o uso de 5 kW para satisfazer as necessidades, sendo que o excesso de energia não consumido poderia ser vendido. Nesse sentido, devido aos desafios inerentes a produção de hidrogênio, o Departamento de Engenharia Biológica da Universidade do Minho, desenvolve um projeto financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia, que tem por objetivo a produção de Bio – hidrogénio a partir de resíduos orgânicos em condições hipertermofílicas.
Fontes:
• ALVES, M. M.; ABREU, A. A. Produção de hidrogênio a partir de resíduos. 2006.
• Levin, D.B., Pítt, L., Love, M. (2004) Biohydrogen production: prospects and limitations to practical application. lnt J. Hydrogen Energy, 29.173-1 85
Texto escrito por: Fernando Góis