Produzir hidrogênio a partir da água: nova tecnologia, produção recorde

Transformar a luz do Sol e a água em energia limpa é o desafio enfrentado por pesquisadores da Universidade Estadual do Oregon com seu novo fotocatalisador.

Uma equipe liderada por Kyriakos Stylianou da Universidade Estadual do Oregon desenvolveu um material capaz de transformar eficientemente a luz do Sol e a água em hidrogênio. Esse hidrogênio pode ser utilizado em carros e na fabricação de muitos produtos.


Stylianou e sua equipe trabalharam em materiais chamados estruturas organometálicas (MOF). Esses materiais são compostos de metais e moléculas orgânicas, formando estruturas com poros minúsculos e propriedades moduláveis.

Os pesquisadores usaram um MOF para criar um catalisador que, quando exposto à luz do Sol, separa rápida e eficientemente a água em hidrogênio. Esse catalisador, chamado RTTA, é constituído de dois materiais: óxido de rutênio e óxido de titânio, dopados com enxofre e nitrogênio.

Entre os diferentes materiais testados, o RTTA-1 mostrou os melhores resultados, produzindo hidrogênio muito rapidamente e com grande eficiência. Em uma hora, um grama de RTTA-1 produziu mais de 10.700 micromoles de hidrogênio, utilizando eficientemente 10% da luz recebida.

Esse desempenho deve-se às propriedades sinérgicas dos óxidos metálicos e das propriedades de superfície do MOF original. Essa descoberta mostra o potencial das heterojunções de óxidos metálicos derivados de MOF para uma produção prática de hidrogênio.

A produção de hidrogênio por separação da água via fotocatálise é mais limpa do que o método tradicional de reformação do metano. Mesmo que o óxido de rutênio seja caro, as pequenas quantidades usadas nesse catalisador podem permitir uma aplicação industrial rentável.

Estruturas Organometálicas (MOF)

As Estruturas Organometálicas, ou MOF (Metal-Organic Frameworks), são materiais cristalinos compostos de íons metálicos ligados por ligantes orgânicos para formar estruturas porosas. Esses materiais apresentam uma superfície interna muito elevada e uma grande capacidade de absorção, o que os torna ideais para muitas aplicações.

Os MOF se destacam por sua capacidade de serem projetados de maneira personalizada, modificando os metais e os ligantes utilizados para obter propriedades específicas. Eles são usados em diversos campos, incluindo:
- Armazenamento de gás: Os MOF podem armazenar gases como hidrogênio ou dióxido de carbono de maneira eficiente, devido à sua elevada superfície interna.
- Separação de gás: Graças aos seus poros de tamanhos variados, podem separar diferentes tipos de gases.
- Catálise: Os MOF podem servir de catalisadores ou suportes de catalisadores para acelerar reações químicas, como a produção de hidrogênio a partir da água.
- Despoluição: Eles podem adsorver poluentes, tornando a água e o ar mais limpos.

Os MOF são, portanto, materiais muito promissores para aplicações no campo da energia limpa e do meio ambiente, especialmente para o armazenamento e a produção de hidrogênio, contribuindo para reduzir as emissões de gases de efeito estufa.