Uma equipa de investigadores da África do Sul e da Suécia apresentou um método que produz hidrogénio a partir de água e luz solar sem recorrer à platina, metal raro e caro tradicionalmente utilizado como catalisador nesse tipo de reação. O novo processo utiliza nanopartículas de plástico eletricamente condutor, abrindo caminho para reduzir drasticamente o custo do chamado “hidrogénio verde” e viabilizar a sua produção em larga escala.
Por que substituir a platina
Quase todo o hidrogénio comercializado atualmente é obtido por reforma do metano, procedimento que depende de combustíveis fósseis e emite dióxido de carbono. A alternativa de dividir a molécula de água usando energia solar é apontada como rota limpa, pois gera apenas água como subproduto. No entanto, essa tecnologia costuma exigir catalisadores de platina, elemento escasso, com reservas concentradas em poucos países e preço elevado, o que limita a expansão industrial do processo.
Segundo Alexandre Holmes, da Universidade de Uppsala, a nova solução contorna essa barreira sem comprometer a eficiência. “Aplicando design avançado de materiais às partículas de plástico condutor, produzimos hidrogénio de forma sustentável e a custo muito menor, com desempenho que pode superar sistemas baseados em platina”, afirmou o professor.
Nanopartículas de polímero conjugado
O coração da inovação é um polímero conjugado, classe de plásticos que conduzem eletricidade e absorvem luz com elevada eficiência. Apesar dessa característica, esses materiais tendem a ser hidrofóbicos, dificultando o contacto com a água necessário à reação fotocatalítica. A equipa resolveu o problema ajustando a estrutura molecular do polímero e convertendo-o em nanopartículas.
Nas novas partículas, as cadeias poliméricas foram espaçadas e tornadas hidrofílicas, favorecendo a interação com a água e a transferência de cargas geradas pela luz. Durante testes laboratoriais, 1 grama desse catalisador produziu 30 litros de hidrogénio em apenas 60 minutos, resultado comparável — e, em alguns casos, superior — aos obtidos com platina em condições semelhantes.
As partículas são mergulhadas em água e expostas à radiação solar. A luz é absorvida pelo polímero, que gera pares elétron-lacuna. Os elétrons reduzem prótons da água, liberando gás hidrogénio, enquanto as lacunas são neutralizadas por oxidação, completando o ciclo. O uso de materiais orgânicos flexíveis permite ajustar propriedades ópticas e eletrónicas de forma relativamente simples, uma vantagem adicional face aos catalisadores metálicos.
Impacto económico e ambiental
A remoção da platina pode reduzir substancialmente o custo por quilograma de hidrogénio verde, fator determinante para competir com combustíveis fósseis. Além disso, a matéria-prima do novo catalisador — polímeros de carbono, hidrogénio, nitrogénio e oxigénio — é abundante, barata e reciclável, diminuindo a pegada ambiental do processo.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Ergang Wang, da Universidade de Tecnologia Chalmers, destacou que eliminar metais nobres é passo crucial rumo à produção sustentável. “Agora estamos a explorar materiais e estratégias capazes de realizar eletrólise da água sem aditivos. Isso exigirá mais alguns anos de investigação, mas acreditamos estar no caminho certo”, declarou o cientista.
Para avançar à fase comercial, os investigadores pretendem aumentar a estabilidade do polímero em longos períodos de operação e otimizar o design de reatores fotocatalíticos, garantindo captação eficiente de luz e fluxo contínuo de água. Também estudam técnicas de fabrico em escala que mantenham o controlo nanométrico da estrutura, essencial para preservar o desempenho observado em laboratório.
Próximos passos e potencial global
Se confirmada em projetos-piloto de maior dimensão, a tecnologia pode tornar o hidrogénio solar economicamente viável em regiões com alta incidência de radiação, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e contribuindo para metas de descarbonização. Países sem reservas de platina passariam a ter acesso facilitado, ampliando a segurança energética.
O estudo demonstra que a engenharia de polímeros conjugados oferece uma rota promissora para processos fotoeletroquímicos. Mais do que substituir a platina, a abordagem sugere que materiais orgânicos podem ter desempenho equiparável aos metais nobres, com vantagens de custo, disponibilidade e versatilidade.
A equipa planeia publicar novos resultados à medida que otimiza a formulação do catalisador e integra o sistema a painéis fotovoltaicos e unidades de armazenamento de hidrogénio. Caso as metas de durabilidade e eficiência sejam alcançadas, a indústria poderá dispor de uma solução escalável para produzir um combustível limpo, à base de água e luz solar, sem depender de metais preciosos.
