Photocatalytic production of hydrogen: an innovative use for biomass derivatives

Abstract

Hidrogênio é considerado o vetor energético do futuro por ser não poluente e muito flexível quanto à conversão a diferentes formas de energia, como calor por combustão ou energia elétrica via células a combustível. Tradicionalmente, o hidrogênio é produzido a partir da reforma a vapor de gás natural de origem fóssil, o que torna a implantação efetiva da economia de hidrogênio insustentável do ponto de vista ambiental. Para contornar esse problema, diversas rotas de produção de hidrogênio a partir de fontes renováveis estão sendo propostas. Pesquisas recentes apontam a reforma foto-induzida de biomassa como uma possibilidade promissora, uma vez que utiliza radiação solar, fonte inesgotável de energia e matérias primas renováveis como derivados de biomassa e água. Os trabalhos nesse campo são ainda muito incipientes, porém bastante animadores. O processo consiste na combinação da decomposição fotocatalítica da água com a reação de fotodecomposição de substâncias orgânicas mediadas por um semicondutor irradiado. Neste processo, a reação de oxidação da água é suprimida pela presença de um doador de elétrons de sacrifício (biomassa), assim como a formação de radical superóxido quando a reação é realizada em condições anaeróbicas. Os resultados de reforma foto-induzida apontam para rendimentos semelhantes ou superiores a outros processos de produção de hidrogênio a partir de biomassa como hidrólise enzimática e reforma catalítica em fase aquosa. No entanto, os trabalhos desenvolvidos até o momento estão focados no TiO2, o que limita a porção absorvida da radiação solar à luz UV. Deste modo, o grande desafio atual nesta área é o desenvolvimento de semicondutores de banda estreita capazes de conduzir a reação de reforma foto-induzida de biomassa com luz visível, que consiste de cerca de 40% da radiação solar.