Pesquisadores sul-coreanos desenvolvem um sistema solar inovador que produz hidrogênio verde a partir de resíduos de cana-de-açúcar com uma eficiência quatro vezes maior que a eficiência comercial.
Pesquisadores sul-coreanos desenvolvem um sistema solar inovador que produz hidrogênio verde a partir de resíduos de cana-de-açúcar com uma eficiência quatro vezes maior que a eficiência comercial.
A técnica utiliza fotoeletrodos de silício e furfural extraídos de resíduos de cana-de-açúcar para produzir H₂ sem emitir dióxido de carbono.
- Hidrogênio verde, zero emissões de CO₂
- Use resíduos de cana-de-açúcar + luz solar.
- Eficiência: 4 vezes maior que o padrão do Departamento de Energia dos EUA.
- Eletrodo de silício cristalino, sistema sem alimentação externa.
- Subproduto: ácido furóico de alto valor comercial .
- Sistema estável, resfriamento automático debaixo d'água.
Um novo caminho para o hidrogênio renovável
Uma equipe de pesquisadores da Escola de Engenharia Química e de Energia da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), em colaboração com o Departamento de Ciência dos Materiais da mesma instituição, desenvolveu uma tecnologia inovadora para produzir hidrogênio (H₂) a partir de resíduos de cana-de-açúcar e luz solar.
Este processo utiliza resíduos de biomassa, especificamente furfural extraído da cana-de-açúcar, como matéria-prima para gerar H₂, evitando assim as emissões de dióxido de carbono (CO₂) associadas aos métodos tradicionais baseados em gás natural.
Como o sistema funciona?
O núcleo do sistema é uma célula fotoeletroquímica (PEC) equipada com um fotoeletrodo de silício cristalino e um eletrodo de cobre. O processo começa quando o fotoeletrodo absorve a luz solar, gerando elétrons que permitem a redução da água e do furfural para produzir H₂.
O design é altamente eficiente graças a dois aspectos principais:
- Oxidação do furfural no eletrodo de cobre, gerando H₂ e, como subproduto, ácido furóico , um composto com aplicações industriais.
- Divisão da água no fotoeletrodo de silício, onde o H₂ também é produzido, teoricamente dobrando a produção em comparação aos sistemas PEC convencionais.
Desempenho e eficiência
O sistema atinge uma taxa de produção de 1,4 milimoles por centímetro quadrado por hora (mmol/cm²·h) , o que é quase quatro vezes a meta de 0,36 mmol/cm²·h definida pelo Departamento de Energia dos EUA para a comercialização de hidrogênio solar.
Isto é possível graças a:
- Alta densidade de fotocorrente , graças ao uso de silício cristalino.
- Oxidação do furfural que equilibra a baixa voltagem (0,6 V) do silício sem necessitar de energia externa.
- A estrutura de contato traseiro interdigitado ( IBC ) reduz perdas de tensão e melhora a eficiência.
- Proteção do eletrodo por camadas de níquel e vidro , aumentando a durabilidade.
- Efeito de auto-resfriamento por imersão, melhorando a estabilidade em comparação a outras configurações acopladas externamente.
Potencial desta tecnologia
Produzir hidrogênio verde usando esse método representa uma solução concreta para avançar em direção a uma economia energética neutra em carbono , reduzindo a dependência do gás natural e de outros combustíveis fósseis. Além disso, o uso de resíduos agrícolas como a cana-de-açúcar contribui para a economia circular , transformando resíduos em recursos de alto valor.
O subproduto resultante, o ácido furoico, é usado na fabricação de resinas, plásticos biodegradáveis e produtos farmacêuticos, agregando valor econômico adicional ao processo.
No contexto global, esta tecnologia poderia:
- Descentralizar a produção de hidrogênio , aproximando-a das áreas rurais produtoras de biomassa.
- Promover a independência energética local .
- Reduzindo os custos do hidrogênio renovável, facilitando sua adoção em transporte, armazenamento de energia e processos industriais.
O desenvolvimento de tecnologias como essa é essencial para atingir as metas de descarbonização e transição energética, aproximando-nos de um futuro mais limpo, eficiente e sustentável .
Mais informações: Myohwa Ko et al., Acoplamento da oxidação furfural à produção de hidrogênio sem viés usando fotoeletrodos de silício cristalino, Nature Communications (2025).