As indústrias petroquímicas – que produzem grande diversidade de produtos, sendo todos eles derivados do petróleo e denominados geralmente como petroquímicos básicos (1ª geração) e petroquímicos finais (2ª geração), constituindo a parte da indústria química que utiliza como matéria-prima a Nafta ou o gás natural, como assinala o coordenador de Estudos e Pesquisas do ETENE/BNB, Fernando Luiz E. Viana em um artigo – têm agora uma nova forma de transformar o gás nocivo em gás hidrogênio de “alta demanda” .
Extremamente venenoso e corrosivo, o sulfeto de hidrogênio, conhecido por seu aroma nada agradável de ovos podres, é produzido massivamente, de forma secundária, em decorrência de vários processos que separam o enxofre do petróleo, gás natural, carvão e outros produtos, sobretudo em indústrias e por meio de plantas petroquímicas.
Gás hidrogênio poderá ser gerado em processo de apenas uma etapa
Agora é possível converter sulfeto de hidrogênio e enxofre em uma única etapa. Isso porque a engenheira, física e química Naomi Halas e a equipe criaram um método que deriva energia da luz e emprega nanopartículas de ouro para realizar a conversão. Suas descobertas foram publicadas na revista ACS Energy Letters da American Chemical Society.
Atualmente esse processo requer diversas etapas – as refinarias de tecnologia catalítica atuais funcionam por meio de um método chamado de processo Claus – e gera enxofre, não hidrogênio: ao invés disso, converte em água.
Halas, pioneira da nanofotônica, cujo laboratório passou anos desenvolvendo nanocatalisadores ativados por luz comercialmente viáveis, disse em comunicado que “As emissões de sulfeto de hidrogênio podem resultar em multas pesadas para a indústria, mas a remediação também é muito cara […] A frase ‘game-changer’ é usada em demasia, mas neste caso, ela se aplica. A implementação da fotocatálise plasmônica deve ser muito mais barata do que a remediação tradicional, e tem o potencial adicional de transformar um fardo caro em uma mercadoria cada vez mais valiosa.”
Processo econômico e eficiente
De acordo com Halas, o processo de apenas uma etapa é econômico, tudo indica que pode ter baixos custos de implementação e pode apresentar uma alta eficiência na limpeza do sulfeto de hidrogênio não industrial, como gás de esgoto e dejetos de animais utilizados como fontes.
No comunicado, a equipe explicou que realizou os testes pontilhando a superfície dos grãos de pó de dióxido de silício com pequenas “ilhas” de ouro. Desse modo, cada ilha era uma nanopartícula de ouro que interagiu com um comprimento de onda de luz visível. As reações criaram “portadores quentes”, elétrons de alta energia e vida curta que podem conduzir a catálise.
A equipe demonstrou, após configuração em laboratório, que um banco de luzes LED poderia produzir “fotocatálise de portadora quente” e converter H2S diretamente em gás H2 e enxofre.
Nesse contexto, Halas acrescentou que “Dado que requer apenas luz visível e sem aquecimento externo, o processo deve ser relativamente simples de escalar usando energia solar renovável ou iluminação LED de estado sólido altamente eficiente”.
Resumo do artigo
No Abstract do artigo, a equipe pontuou:
“As nanoestruturas metálicas plasmônicas têm despertado um interesse cada vez maior como fotocatalisadores heterogêneos, facilitando a ativação de ligações químicas e superando as altas demandas de energia da catálise térmica convencional. Aqui relatamos a fotocatálise plasmônica altamente eficiente da decomposição direta de sulfeto de hidrogênio em hidrogênio e enxofre, uma alternativa ao processo industrial Claus”
O estudo continua: “Sob iluminação de luz visível e sem fonte de calor externa, pode ser observado um aumento de reatividade de até 20 vezes em comparação com a termocatálise. A reatividade substancialmente aumentada pode ser atribuída a transportadores quentes mediados por plasmon (HCs) que modificam a energia da reação. Com uma mudança na etapa determinante da velocidade da reação, uma nova via de reação é possibilitada com uma barreira de reação aparente mais baixa.”
