Da moenda para a célula a combustível: caldo de cana é usado para produzir energia elétrica

Pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), órgão associado a USP, testaram o uso de caldo de cana para gerar energia elétrica em células a combustível. O processo dispensa a transformação do caldo in natura em etanol, feita nas usinas de álcool, impedindo a formação de resíduos nocivos ao meio ambiente. Após o êxito dos experimentos em laboratório, os cientistas vão desenvolver a aplicação da técnica em escala industrial.

Modelo da célula a combustível com caldo de cana montado em laboratório – Foto: Arquivo pessoal dos pesquisadores

“A célula a combustível tem o mesmo princípio de funcionamento de uma pilha. A diferença é que o combustível serve como reagente para ser consumido e gerar eletricidade”, explica o pesquisador do IPEN, Almir Oliveira Neto, que coordenou a pesquisa. “Na célula, há dois eletrodos, o ânodo, onde o combustível é oxidado, e o cátodo, onde o oxigênio da oxidação é reduzido. Eles são conectados por uma membrana que atua como eletrólito, conduzindo eletricidade, formando um sistema que fornece energia elétrica”.

“No dispositivo que foi desenvolvido na pesquisa, a oxidação do caldo de cana acontece no ânodo e a redução de oxigênio no catodo. O objetivo do experimento era obter energia da biomassa com o mínimo impacto ambiental possível. Para isso, utilizou-se o caldo de cana em uma célula a combustível para gerar energia elétrica”, diz o pesquisador. “O uso do caldo de cana direto evita a formação de vinhaça, um resíduo ambientalmente perigoso decorrente da produção de etanol, contribuindo, assim, para a preservação do meio ambiente”.

Segundo Oliveira Neto, a célula a combustível pode usar o caldo obtido diretamente pela moagem da cana, como o vendido nas feiras livres. “No entanto, é preciso uma padronização, pois ele pode apresentar variações em decorrência da safra de cana”, observa. “No nosso trabalho, produzimos um caldo de cana sintético a fim de poder comparar os resultados, mas o caldo de cana in natura foi empregado numa pesquisa anterior”.

“Tanto a oxidação do álcool quanto a do caldo de cana ocorrem de forma parcial, ou seja, a reação não tem aproveitamento total em relação ao número de elétrons”, ressalta o cientista. “O uso direto do caldo de cana, porém, tem a vantagem de não gerar resíduos ambientais, e além da geração de energia pode ser direcionado a fabricação de produtos de maior valor agregado, como os ácidos glucônico, sacárico, lático, levulínico e furfural, que têm diversas aplicações nas indústrias alimentícia, de cosméticos, farmacêutica e de polímeros”.

Almir Oliveira Neto

Oliveira Neto destaca que o protótipo da célula à combustível desenvolvido na pesquisa permite o aumento de escala em laboratório. “Para se observar o desempenho com maiores quantidades de caldo de cana e energia serão necessários o aumento da área dos eletrodos, e desenvolvimento e ampliação de escala”, planeja. “Além disso, será preciso um maior montante de recursos públicos e privados para a concretização do objetivo final, o uso do dispositivo em escala industrial”.

O estudo teve a participação dos pesquisadores Bruno Villardi e Júlio Nadenha, doutores formados pelo programa de Tecnologia Nuclear e Materiais da USP e do IPEN; Victória Maia, doutoranda do programa; e dos pós doutorandos Priscila Zambiazi e Rodrigo Souza, do Centro de Células a Combustível e Hidrogênio do IPEN. A pesquisa teve a supervisão de Almir Oliveira Neto, orientador credenciado no programa de Tecnologia Nuclear e Materiais da USP e do IPEN, onde Souza atua como coorientador.

Célula a combustível tem o mesmo princípio de funcionamento de uma pilha, a diferença é que o combustível serve como reagente para ser consumido e gerar eletricidade – Imagem: Cedida pelos pesquisadores

Os resultados do trabalho são apresentados nos artigos Desempenho Eletrocatalítico de Pd/C e Pt/C para Geração de Energia a partir do Extrato de Cana-de- Açúcar em Célula a Combustível de Líquido Direto, publicado na Revista Virtual de Química, e Optimizing PtSn Composition in Direct Sugarcane Extract Fuel Cells: A Sustainable Bioenergy Solution, que saiu na edição on-line da revista científica SugarTech em março.

Mais informações: e-mail aolivei@usp.br, com Almir Oliveira Neto

*Estagiária sob supervisão de Moisés Dorado

Matéria – Jornal USP, Texto: Júlio Bernardes

Arte: Beatriz Haddad*

Imagem – O uso do caldo de cana direto evita a formação de vinhaça, resíduo ambientalmente perigoso decorrente da produção de etanol – Foto: Cecília Bastos/USP Imagens