O elo perdido para a economia do hidrogênio é... amônia?

Redação do Site Inovação Tecnológica

A questão central é que uma molécula de hidrogênio tem dois átomos do elemento, enquanto uma molécula de amônia tem 3 átomos de hidrogênio. [Imagem: Science Direct]

Hidrogênio na amônia

A tão sonhada economia do hidrogênio, baseada na geração de hidrogênio solar e na produção de eletricidade em células a combustível que não emitem qualquer poluente, pode ser viabilizada dispensando aquele que é um dos seus maiores entraves: a manipulação, armazenamento e transporte do próprio hidrogênio.

A proposta é de uma equipe internacional sediada na Austrália, cujo governo está vendo a ideia com bons olhos porque o país teria tudo para se transformar em um grande exportador de combustível renovável e totalmente não-poluente.

Ocorre que a molécula de hidrogênio é pequena demais, e vaza de qualquer invólucro que tente retê-la simplesmente permeando pelas paredes - isso exige paredes grossas demais e pressões descomunais para guardar o hidrogênio em tanques.

Mas a energia solar poderia ser armazenada, engarrafada e enviada globalmente usando a infraestrutura atualmente já usada para os combustíveis fósseis se o hidrogênio for manipulado não puro, mas na forma de amônia, defende a equipe.

Economia da amônia

A questão central é que, enquanto uma molécula de hidrogênio (H2) tem dois átomos do elemento, uma molécula de amônia (NH3) liga em conjunto 1 átomo de nitrogênio com 3 átomos de hidrogênio.

"Surpreendentemente, há uma massa de hidrogênio maior em um litro de amônia líquida do que em um litro de hidrogênio líquido. É contra-intuitivo, mas a amônia é simplesmente uma molécula melhor [para viabilizar a economia do hidrogênio]," explicou Keith Lovegrove, membro da equipe.

Assim, o pesquisador sugere que, em vez de falarmos em uma futura economia do hidrogênio, devemos começar a planejar a "economia da amônia". Sem átomos de carbono - tal como o hidrogênio e ao contrário dos derivados do petróleo, que são hidrocarbonos -, a amônia pode representar o combustível líquido limpo ideal, mas com uma transição mais fácil da atual economia do petróleo.

combustível limpo a partir da água do mar usando energia solar [Imagem: University of Central Florida]

Como meio de armazenamento de energia, a NH3 seria decomposta e posteriormente recombinada em um ciclo contínuo de armazenamento de energia termoquímica. Embora essas reações para armazenar energia e liberá-la mais tarde para gerar vapor ocorram em torno de 700° C, a mistura de hidrogênio e gás amônia seria armazenada e transportada a temperaturas quase ambiente, e gerando calor apenas quando necessário para alimentar um ciclo de vapor.

"Você pode transformá-la em hidrogênio quando chegar ao destino. Ou você pode usá-la diretamente, porque em turbinas a gás convencionais adaptadas você pode queimar amônia diretamente," disse Lovegrove.

Como o composto químico já é amplamente produzido e utilizado, com procedimentos bem estabelecidos de distribuição e manuseio, não seria uma transição difícil da economia do petróleo, defende Lovegrove: "A produção de amônia para fertilizantes é uma das maiores indústrias químicas do mundo. Existem plantas em todo o globo, e navios a transportam diariamente, por isso é uma coisa muito padrão."

Amônia solar

Ainda que a amônia não seja flor que se cheire, a ideia parece plausível. Contudo, há muito trabalho a se fazer para viabilizá-la tecnicamente.

Enquanto a quebra das moléculas de água em oxigênio e hidrogênio usando reatores solares já vem sendo pesquisada há bastante tempo, a reação de nitrogênio usando combustível solar, necessária para a fabricação da amônia, é um campo de pesquisa que acaba de começar.

Além disso, quando o hidrogênio é queimado como combustível, ele libera apenas água. Já a amônia libera água e o próprio nitrogênio, que precisaria ser coletado e receber uma destinação adequada.

Bibliografia:

Design and optimization of an ammonia synthesis system for ammonia-based solar thermochemical energy storage
Chen Chen, Keith M. Lovegrove, Abdon Sepulveda, Adrienne S. Lavine
Solar Energy
Vol.: 159, Pages 992-1002
DOI: 10.1016/j.solener.2017.11.064