Pesquisadores WVU olham para baixo

Pesquisadores da WVU Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources estão procurando maneiras de criar energia de hidrogênio a partir de matérias-primas de biomassa, pesquisa com apoio financeiro do Departamento de Energia dos EUA. (foto WVU)

Na Faculdade de Engenharia e Recursos Minerais da Universidade de West Virginia, Benjamin M. Statler, um grupo de engenheiros aposta na promessa combinada de dois caminhos para energia neutra em carbono: hidrogênio e biomassa.

O professor de engenharia de materiais da GE Plastics, Debangsu Bhattacharyya, está liderando pesquisas que criam energia de hidrogênio a partir de matérias-primas de biomassa com o apoio de cerca de US$ 1,5 milhão do Departamento de Energia dos EUA.

Quando pesquisadores e líderes da indústria falam sobre fontes de combustível para um futuro de energia limpa, muitas conversas giram em torno da capacidade do hidrogênio líquido e gasoso substituir os combustíveis fósseis como fonte de energia para tudo, desde carros e aviões até a eletricidade usada em residências e empresas. Outras conversas se concentram na "biomassa": madeira, switchgrass, esterco e outros materiais orgânicos que sequestram dióxido de carbono, o que permite que sejam usados ​​como combustível para gerar energia.

Bhattacharyya, junto com os colegas John Hu, presidente de engenharia para utilização de gás natural, e Oishi Sanyal, professor assistente, estão utilizando esses dois caminhos para produzir energia verde. Eles estão estudando como fazer essa transformação acontecer de forma eficiente e econômica por meio de um processo chamado gaseificação.

Bhattacharyya explicou que a gaseificação ocorre quando materiais carbonáceos, como a biomassa, são submetidos a altas temperaturas na presença de agentes gaseificantes, como vapor ou dióxido de carbono. O processo produz gases, como hidrogênio e dióxido de carbono, que podem ser separados e capturados.

Ele acredita que o caminho da biomassa para o hidrogênio é uma das tecnologias líderes de amanhã para a geração limpa de hidrogênio. Mas, primeiro, sua equipe deve desenvolver um sistema de gaseificação que seja consideravelmente menor e mais acessível do que as tecnologias atuais para gaseificação de biomassa.

Bhattacharyya prevê um gaseificador que pode gerar hidrogênio ultrapuro classificado para uso em células de combustível enquanto sequestra o dióxido de carbono do gás de efeito estufa.

"A gaseificação não é nova, mas os atuais sistemas de gaseificação comercial são geralmente grandes e intensivos em capital, tornando-os comercialmente menos atraentes.

“Se a biomassa vai decolar como matéria-prima para a produção de combustível de hidrogênio”, disse Bhattacharyya, “os gaseificadores precisam se tornar mais baratos e modulares, para que possam ser instalados em locais distribuídos, em vez de em uma grande instalação em um local central. A produção distribuída de hidrogênio também pode aliviar amplamente os problemas com transporte e armazenamento de hidrogênio”.

As economias de escala significam que as fábricas químicas maiores desfrutam de vantagens financeiras sobre suas contrapartes menores, mas Bhattacharyya está adotando várias abordagens inovadoras para garantir que seus projetos sejam econômicos.

Sua equipe usará uma tecnologia chamada "novo catalisador multifuncional", que pode operar em temperaturas mais baixas do que os sistemas de gaseificação comerciais atuais, maximizando a produção.

Eles também estarão olhando para um gaseificador altamente "intensificado" que abriga várias unidades de operação em uma única unidade e produz "hidrogênio ultrapuro diretamente do próprio gaseificador", disse ele.

“Espera-se que nossa tecnologia proposta seja altamente compacta e implantável sem muito espaço, tornando-a uma abordagem viável para a produção de hidrogênio em escala de instalações municipais, por exemplo”.

Bhattacharyya explicou que os pesquisadores farão experimentos e desenvolverão modelos matemáticos "para entender as centenas de variáveis ​​de projeto e operação em jogo. Com essas informações, podemos melhorar a economia do processo de tecnologia verde para a produção de hidrogênio".

"Abordar o aquecimento global é uma alta prioridade", disse Bhattacharyya. "Acreditamos que este projeto desempenhará um papel crítico na geração de recursos energéticos que sejam verdes, acessíveis, seguros, confiáveis ​​e resilientes."