2005 | MARÇO l BUSCANDO SOLUÇÕES
Entenda melhor o uso do hidrogênio
O primeiro protótipo de carro elétrico alimentado por hidrogênio, energia solar e doze baterias foi desenvolvido pela Delco Freedom e pelos pesquisadores Eduardo Gurgel do Amaral, Ennio Perez da Silva e Carlos Roberto Bezerra, do Laboratório de Hidrogênio do Instituto de Física da Unicamp, em 1995.

                 O recém criado Centro Nacional de Referência em Energia do Hidrogênio (CENEH) da Unicamp, desenvolveu o carro Vega, um protótipo que utiliza o hidrogênio como combustível, juntamente com células fotovoltaicas, aquelas que fazem uso da energia solar. O hidrogênio é mais limpo que o petróleo, uma vez que não emite gás carbônico para a atmosfera e sim moléculas de água. É possível que em um futuro bem próximo, a cidade de São Paulo seja a primeira a usufruir do transporte coletivo com esta energia alternativa. O projeto, conduzido pela EMTU (Empresa Metropolitana de Transportes Urbanos) de São Paulo e originado pelo Ministério das Minas e Energia, prevê a compra de 8 ônibus da Alemanha

A equipe do físico Ennio Peres da Silva desenvolveu o carro, movido a eletricidade gerada por um motor a hidrogênio que funciona em conjunto com um sistema de baterias. Silva e sua equipe fizeram parcerias com empresas e indústrias automobilísticas, que forneceram seus equipamentos em troca de relatórios sobre desempenho do carro e a liberação do projeto para campanhas de marketing. Durante os testes, o Vega atingiu velocidade máxima de 50 quilômetros por hora, encarou subidas com 15 graus de inclinação e demonstrou ter autonomia para rodar 50 quilômetros. Agora, eles caminham para criar e aperfeiçoar um carro que consuma mais hidrogênio e pouquíssima energia produzida por baterias, que possuem muitas limitações. "O importante é apostar nos veículos limpos", ressalta o pesquisador.

O Vega II encontra-se em fase final de produção para iniciar a bateria de testes nas ruas. A expectativa do pesquisador é que o protótipo alcance 100 km de autonomia e atinja uma velocidade de 70 km por hora. Sua potência, de 25 kW (ou 30 HP), corresponde a menos da metade da força dos carros populares. De acordo com Peres, não há uma preocupação dos pesquisadores com a potência do veículo, por enquanto. Cerca de 100 veículos elétricos com células a combustível foram desenvolvidos fora do país nos últimos anos, mas apesar de apresentarem tecnologia similar à do veículo desenvolvido pela Unicamp, foram adaptados aos combustíveis fósseis, como a gasolina e o gás natural. “Nesses casos, o consumo de gasolina cai à metade, mas ainda assim se produz gás carbônico, apenas em ritmo menor”, frisa o pesquisador. Segundo Peres, a queima de combustíveis fósseis, como a gasolina e o gás natural, libera na atmosfera gases tóxicos e de efeito estufa, provocando muitos problemas locais e globais.

Já o etanol, tal como as demais biomassas, oferece a vantagem de ser renovável em um intervalo relativamente curto de tempo e não pode ser considerado prejudicial à atmosfera. “O álcool apresenta uma série de vantagens: além de eliminar a emissão de poluentes e romper com a dependência dos combustíveis fósseis, é economicamente favorável para o país”, explica o pesquisador. Ele lembra que o Brasil possui enorme potencial agrícola para a produção de cana de- açúcar e acredita que, se a tecnologia vingar, o país poderá exportar etanol como fonte de energia.

A crise do petróleo na década de 70 fez com que os cientistas buscassem alternativas à gasolina, como o álcool. Outra opção eram as células ou pilhas combustíveis, movidas a hidrogênio. Esta tecnologia, praticamente abandonada antes do fim da crise, hoje volta como a mais promissora arma contra o aquecimento global. Tudo porque equipamentos e sistemas movidos a células combustíveis emitem vapor d’água no lugar de gás carbônico (CO2) - tido como o maior responsável pela elevação da temperatura.

A preocupação ambiental contribui para a expansão da tecnologia. A multinacional Shell, por exemplo, criou a Shell Hydrogen, um braço da empresa cujo principal objetivo é desenvolver fuel cells (o nome em inglês da pilha combustível). As células são capazes de gerar energia ao serem alimentadas diretamente com hidrogênio puro, liberando apenas água na atmosfera, ou usando o hidrogênio produzido a partir de hidrocarbonetos (como gasolina e o gás natural) ou alcoóis, como etanol e metanol.

O ideal seria fazer com que carros, por exemplo, fossem movidos apenas a hidrogênio, liberando unicamente água. Mas a maior parte das pesquisas hoje usa hidrocarbonetos e alcoóis (principalmente o etanol), para obter o hidrogênio usado na pilha. A vantagem do etanol é que a quantidade do CO2 liberado como resultado do processo é a mesma da já absorvida da atmosfera pela cana-de-açúcar, da qual se obtém o álcool, através da fotossíntese. No caso de hidrocarbonetos e alcoóis, seu uso nas células representaria uma economia de 5% a 15% na emissão dos gases, o que já cumpriria os acordos propostos pelo Protocolo de Kioto (pelo qual os países precisariam diminuir 5,2% de suas emissões de CO2) - diz o físico Ennio Peres da Silva.

Mais de 90% de toda a matéria que vemos no universo é hidrogênio. Ele pode ser extraído da água a um custo irrisório e gerar energia, sendo que a única substância emitida é o vapor. No entanto o hidrogênio não está disponível na natureza pronto, de forma que para a sua obtenção na forma pura exige o dispêndio de energia. O método mais barato para sua extração é do gás natural, que reage com vapor em temperatura e pressão altas. É assim que se produz a maior parte das 40 milhões de toneladas de hidrogênio utilizadas hoje em processos industriais como refinar petróleo e produzir amônia para fertilizantes. O processo gera gases poluentes, mas de forma mais controlada. A extração utilizando corrente elétrica para separação do oxigênio e do hidrogênio (eletrólise) não emite qualquer poluentem, no entanto somente 4% do hidrogênio mundial é produzido desta forma. O problema está em obter a energia barata que o sistema despende, a partir de fontes renováveis, como o vento, a luz solar, as marés e os rios. Segundo o especialista Peter Hoffmann "se o quilowatt hora chegar a cerca de 1,5 centavo de dólar, o hidrogênio gerado por energia elétrica será competitivo com a gasolina".

"O hidrogênio tem potencial para unificar todos os tipos de energia", afirma Ennio Perez, secretário executiuvo do centro Nacional de referência em Energia do Hidrogênio (Ceneh), da Unicamp, "só que ainda é preciso muita pesquisa para torná-lo viável". Outro problema a se contornar é de armazenamento do hidrogênio. As principais técnicas são guardar em tanques com enorme pressão ou resfriar a 235 C negativos para que ele se torne líquido. outra alternativa é combiná-lo a pequenas peças de metal, que depois seriam aquecidas e liberariam o gás. Qualquer que seja a solução, é preciso gastar energia extra, paravdeixá-lo parado, o que aumenta o custo e diminui a eficiência: "Ele pode ser armazenado em pequenas quantidades - em um carro por exemplo - mas é muito difícil estocá-lo em quantidades como as que seriam produzidas por uma usina", afirma Ennio.

Já em 1874, Júlio Verne, no romance "A Ilha Misteriosa" previra o hidrogênio como a fonte ideal de energia "uma fonte inesgotável de luz e calor, de uma intensidade que o carvão não é capaz". As células combustíveis foram idealizadas por William Grove em 1839, cerca de 40 anos antes da criação do motor à combustão. Ele imaginou que se a energia elétrica pode ser usada para dividir a água em hidrogênio e oxigênio, também é possível inverter o método e usar hidrogênio como combustível. As células são caixas em que os átomos de hidrogênio atravessam uma membrana que os faz liberar elétrons, produzindo eletricidade.

Do outro lado da tela, o que restou dos átomos se recombina com oxigênio e forma moléculas de água. A elegãncia do processo é que as células podem ter qualquer tamanho e abstecer coisas pequenas como um brinquedo ou grandes como um avião. Em uma economia movida a hidrogênio, todos os motores serão elétricos, alimentados por essas células: "A principal vantagem das células a combustível é que elas tem eficiência muito maiores que os motores atuais", afirma Newton Pimenta Neves, secretário adjunto do Ceneh. Um carro movido por célula a combustível consegue com facilidade, 35 % de aproveitamento e pode chegar a uma eficiência de 60%. Em células estacionárias, em que o calor pode ser aproveitado para gerar mais energia, o aproveitamento pode ser superior a 92%. Os carros elétricos movidos a células a combustível terão várias vantagens. Além de emitirem pelo escapamento apenas água (potável, inclusive), eles são silenciosos e não tem a vibração dos carros tradicionais.

Antonio César Ferreira nasceu em Cajobi, no interior de São Paulo (perto de Catanduva, a 400 km da capital), há 45 anos. Estudou Química pela Universidade de São Paulo (USP), fez mestrado e doutorado. Candidatou-se então ao pós-doutorado no Texas. Pensava em ficar um ano. Ficou um, dois, três - e lhe foi oferecido um "green card", o visto para estrangeiros. No total, passou quase dez anos nos EUA. Trabalhou, entre outros, em projetos para a Nasa, para o Exército e para o Departamento de Energia americano. Empregado primeiro num instituto de pesquisa e depois numa empresa privada (MER Corporation), desenvolveu projetos também para multinacionais japonesas.

Em 1996, decidiu abrir uma microempresa no Brasil, a Unitech, sonhando com a volta. "Não voltaria para dar aulas em universidade", diz Ferreira, que tinha um convite de Wall Street para abrir uma empresa em Connecticut. Mas dominava uma tecnologia que não existia na América Latina: célula a combustível. Nos primeiros dois anos, porém, só teve prejuízo. Em 1998 ingressou no Pipe, o plano de apoio da Fapesp a empresas de até 100 funcionários, e começou a recolher os R$ 300 mil com os quais montaria seu laboratório em Cajobi.

"Não sei, se eu tivesse ido para Connecticut, se estaria melhor. Provavelmente sim. Mas estou muito satisfeito com minha empresa." A Unitech tem apenas cinco funcionários, mas Ferreira em breve terá de contratar mais. Tem fechado contrato com grandes empresas. Com a crise de energia no País, seu produto tende a ser mais e mais procurado. A célula a combustível, de polímero, é um conversor que utiliza hidrogênio para gerar água e energia. Usada nas espaçonaves da Nasa, é cada vez mais comum no cotidiano de cidades como Tóquio. "Ela tem duas vantagens: não precisa ser recarregada e não é poluente", conta Ferreira. O custo de produzir um quilowatt, acrescenta, é competitivo com o das geradoras hidrelétricas e termoelétricas, mas a célula a combustível dispensa linhas de transmissão.

Pesquisadores da Unicamp trabalham no desenvolvimento do primeiro veículo elétrico nacional com células a combustível, uma tecnologia que utiliza o hidrogênio como fonte de energia. O projeto, orçado em R$ 400 mil, foi encomendado pelo Ministério de Minas e Energia (MME), e a intenção é de que seja concluído até o final de 2003. Batizado de Vega II, o protótipo do carro deve ser exposto em agosto de 2003 no Salão de Inovação Tecnológica, em São Paulo. O protótipo da Unicamp, abastecido por hidrogênio gasoso, será do tipo híbrido, baseado no uso simultâneo de baterias e células a combustível. E é nesse aspecto, de acordo com Ennio, que o projeto nacional apresenta vantagens em relação a outros veículos desenvolvidos em alguns países. A célula a combustível usada para desenvolver o protótipo da Unicamp tem o tamanho aproximado dos motores utilizados hoje nos veículos de passeio. Importada dos Estados Unidos, tem capacidade para fazer funcionar, em conjunto com as baterias, um carro de 30 KW. Essa potência equivale a um motor de 35 HP ou cerca de 500 cilindradas.

Antonio Cesar Ferreira depois de completar o doutorado na Universidade Federal de São Carlos, cidade a 300 km de São Paulo, o químico foi para o centro de pesquisa da Universidade do Texas Agricultura e Mecânica, nos Estados Unidos. Ali, em 1991, começou o pós-doutorado no mesmo tema iniciado no Brasil: " célula a combustível " . A carreira foi de vento em popa. Depois do Texas, Ferreira atuou como pesquisador na empresa MER, no Arizona. Lá, esteve envolvido em projetos especiais para órgãos governamentais como a Agência Espacial Americana (NASA), o exército americano, o departamento de energia e as empresas japonesas, Asahi e Mazda.

Como pesquisador, Ferreira recebia 7,5 mil dólares, valor inimaginável para a realidade brasileira. Mesmo assim, ele se inscreveu no Pipe. " Queria trazer tecnologia ao País. Também visualizava o grande interesse das empresas brasileiras em célula a combustível " , diz. De 1998 a 2000, o financiamento de R$ 375 mil da Fapesp viabilizou o primeiro protótipo de " célula a combustível " produzida por Ferreira. " Conheço todos os componentes do projeto, então dá para fazer tudo, sem precisar importar peças " . Depois foi desenvolvendo projetos maiores em parceria com grandes empresas. Há três anos, o pesquisador é proprietário da microempresa Unitech, fundada em Cajubi, a 450 quilômetros da cidade de São Paulo. Também conta com a ajuda de mais sete funcionários.

Mas, por que tanto interesse em " célula a combustível " ? " Célula a combustível " é um equipamento silencioso, alimentado por hidrogênio, que produz energia elétrica sem combustão, ou seja, sem poluir o meio ambiente. O hidrogênio pode ser retirado da água, gás natural, álcool, ou até gasolina para alimentar o aparelho. O domínio da tecnologia da " célula a combustível " é questão estratégica no mundo todo para empresas automobilísticas e de energia e governos. A previsão é que no futuro haja pequenos equipamentos distribuídos pelas casas gerando energia elétrica. As conhecidas fontes de energia - como usinas hidrelétricas, termelétricas e nucleares - perderiam a grande importância que têm hoje. O pesquisador diz que nos Estados Unidos alguns ônibus e carros, em fase de testes, rodam desde 1998 com equipamentos conhecidos por " célula a combustível " . A previsão é que a nova tecnologia nos automóveis comece a ser comercializada daqui a dois anos por algumas empresas do setor.

Fonte: http://www.terra.com.br/istoe/politica/143427.htm
http://www.comciencia.br/reportagens/energiaeletrica/energia04.htm
http://www.sosaguas.org.br/notas/hidrogenio.htm
acesso em dezembro de 2001
http://www.unb.br/acs/acsweb/clipping/sucesso.htm
http://www.radiobras.gov.br/ct/materia.phtml?materia=102102
acesso em março de 2003
http://www.valoronline.com.br/valoreconomico/materia.asp?id=1821623
acesso em setembro de 2003
Cronologia do Desenvolvimento Científico e Tecnológico Brasileiro, 1950-200, MDIC, Brasília, 2002, páginas 275
revista Superinteressante, março de 2003, página 53 a 55
revista Ciência Hoje, junho de 2003 pagina 47
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