Armazenagem segura de Hidrogênio rende prêmio à COPPE

Gloria Isabel Duarte Poveda, aluna de doutorado do Laboratório de Hidrogênio da COPPE, acaba de receber o Prêmio Petrobras de Tecnologia, no tema “Tecnologia de Energia”. A aluna, que concorreu com o tema de sua tese “Armazenamento seguro do hidrogênio em ligas metálicas de magnésio”, orientada pelo professor Paulo Emílio Valadão de Miranda, receberá pela premiação R$ 20 mil, o mesmo valor concedido ao seu orientador.

A pesquisa da aluna da COPPE aponta para a possibilidade, cada vez mais próxima, do uso do hidrogênio como fonte de energia. Embora seja um elemento abundante na natureza, o uso do hidrogênio para geração de energia ainda requer a superação de alguns desafios. Na forma gasosa, o hidrogênio (H2) é armazenado em recipientes sob altas pressões, o que representa algum risco. Para solucionar este problema, cientistas de vários países têm buscado no lugar de usar o hidrogênio em sua forma gasosa, associar o elemento químico a ligas metálicas, o que o torna totalmente inofensivo. O processo se dá da seguinte forma: uma liga metálica hidretável é carregada com hidrogênio, formando hidretos metálicos. Quando aquecida a determinada temperatura libera o gás armazenado, tornando possível o uso energético do hidrogênio.

Ao escolher a liga metálica, busca-se utilizar alguma na qual seja possível armazenar reversivelmente a maior quantidade possível de hidrogênio. “A meta fixada pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE) para 2010 determina que os sistemas para armazenamento de hidrogênio tenham uma quantidade de 6 % em peso do elemento. O patamar atual das ligas de magnésio produzidas no laboratório da COPPE já contém aproximadamente 6,5 % de hidrogênio”, comemora Paulo Emílio.

Os bons resultados obtidos com as ligas de magnésio no armazenamento do hidrogênio explicam o sucesso da pesquisa desenvolvida por Gloria, que durante o mestrado na Colômbia, seu país de origem, já estudava materiais semelhantes. Por ser um elemento abundante na natureza, o Magnésio é consequentemente mais barato do que metais de transição e de terras raras, como por exemplo o Titânio e o Lantânio, até então muito usado nas pesquisas internacionais. Além das vantagens econômicas, o Magnésio na forma do seu hidreto MgH2, possui densidade gravimétrica teórica de 7,6 %, ou seja, poderia conter esta porcentagem de Hidrogênio em sua estrutura, sob certas condições de temperatura e pressão. Já a densidade gravimétrica de hidrogênio no hidreto de LaNi5 por exemplo é menor que 3 %.” – explica a pesquisadora Gloria.

Além da produção de ligas metálicas de Magnésio pelo processo de fusão por indução com microestructuras favoráveis para o armazenamento reversível do hidrogênio, a equipe do Laboratório de Hidrogênio da COPPE inovou buscando soluções não convencionais para o desenvolvimento de suas pesquisas. Dentre estas, destaca-se o uso da técnica, denominada “solidificação rápida”, que viabiliza a produção de ligas metálicas solidificadas com taxas de resfriamento de até 106 ºC/s. Este método é mais simples que o da chamada “moagem mecânica ou de alta energia”, muito usado no exterior, e que além da oxidação e a piroficidade dos pós ou partículas finas, representando perda de material, requer longos tempos de processamento. Com a aplicação da solidificação rápida podem-se obter fitas de uma liga metálica de Magnésio, além de outros elementos, capaz de liberar hidrogênio a uma temperatura de 250 ºC.

Mas o uso do hidrogênio como combustível em veículos só será possível quando as pesquisas em relação à segurança no armazenamento do hidrogênio avançar. Para isso, é preciso que a liga de Magnésio libere hidrogênio a uma temperatura próxima de 180 ºC. Há um grande esforço da área científica neste sentido, já que o hidrogênio como fonte de energia possui muitas vantagens: o subproduto da queima do gás hidrogênio (H2) é vapor de água, ou seja, menos poluente que os combustíveis atuais que, baseados no petróleo e no gás, emitem gás carbônico (CO2), principal agente do efeito estufa.