Um novo método de purificação de materiais simples, econômico e de baixo impacto ambiental foi desenvolvido por pesquisadores do CINE. Com ele, os cientistas conseguiram melhorar a eficiência de um filme que pode ser usado em alguns processos de geração de hidrogênio verde.

Conhecido como ferrita de bismuto tipo mulita, o material Bi_₂Fe_₄O_₉ tem sido utilizado como fotoeletrocatalisador na geração de hidrogênio por fotoeletrooxidação, processo no qual moléculas de água ou de derivados da biomassa são oxidadas usando luz do Sol como fonte de energia. O papel dos filmes de ferrita de bismuto no processo é absorver a luz e impulsionar as reações eletroquímicas que “separam” o hidrogênio das moléculas originais (água, glicerol, etanol etc).

Entretanto, o desempenho desses fotoeletrocatalisadores apresentava limitações durante a produção de hidrogênio, devido, entre outros fatores, à presença de compostos indesejados dentro do próprio material – as chamadas fases secundárias. Agora, a pesquisa dos membros do CINE, realizada em laboratórios da Unicamp, trouxe uma solução ao problema: um método de purificação que conseguiu eliminar esses compostos.

“O processo melhorou significativamente a performance do material na fotoeletrooxidação de moléculas orgânicas”, afirma Pablo Fernández, professor da Unicamp, pesquisador do CINE e coautor do artigo que reporta a descoberta no periódico científico internacional Electroquimica Acta. “Embora ainda estejamos longe de um desempenho adequado para a aplicação em um sistema real, sendo que vários outros aspectos precisam ser aprimorados, este é um passo importante na produção de um material barato e sustentável com aplicação na geração de hidrogênio verde e purificação da água (dentre outras aplicações) por métodos fotoeletroquímicos”, completa o cientista.

A sorte favorece os preparados

O estudo foi realizado dentro do doutorado de Bruno Leuzinger da Silva, no Instituto de Química da Unicamp, com orientação da professora Ana Flávia Nogueira. O aluno estava testando o desempenho de filmes de ferrita de bismuto na oxidação de moléculas de glicerol com o objetivo de produzir hidrogênio verde, quando observou que o material mudava ao longo do tempo.

Posteriormente, estudos detalhados revelaram o motivo das mudanças: ao interagir com o glicerol e com a luz, o material se purificava espontaneamente. Finalmente, testes realizados com filmes purificados mostraram que eles apresentavam melhor desempenho na geração de hidrogênio.

A partir da descoberta, a equipe formulou o método fotoeletroquímico de purificação que foi publicado no artigo científico. Nesse método, o material a ser purificado é colocado em contato com glicerol. Ao receber luz, determinadas reações eletroquímicas envolvendo o material e o glicerol acontecem, e as fases secundárias desaparecem.

O método usa, basicamente, eletricidade, luz e glicerol, que é um composto renovável, biodegradável, não tóxico e amplamente disponível por ser um abundante subproduto da produção de biodiesel.

Esta descoberta abre possibilidades de desenvolvimento de materiais de alta pureza, eficientes e de baixo custo, que podem ser usados para impulsionar diversas reações fotoeletroquímicas importantes para aplicações como a produção sustentável de combustíveis e matérias-primas e o tratamento de efluentes.

A pesquisa foi realizada com financiamento do CNPq, Capes, Fapesp e Shell, além do suporte estratégico da ANP.

Referência do artigo científico: Bruno Leuzinger da Silva, Rafael Alcides Vicente, Pablo Sebastián Fernández, Ana Flávia Nogueira. Photoelectrochemical Bi2Fe4O9 phase purification – Removing the phase Bi2O3 from Bi2Fe4O9/Bi2O3 thin films. Electrochimica Acta 519 (2025) https://doi.org/10.1016/j.electacta.2025.145852

Membros do CINE que participaram do trabalho: Bruno Leuzinger da Silva (doutorando na época do trabalho), Rafael Alcides Vicente (doutorando), Pablo Sebastián Fernández (pesquisador) e Ana Flávia Nogueira (pesquisadora e diretora do centro).