Dividir a molécula de água usando energia proveniente de fontes renováveis é, até o momento, a melhor forma de produzir hidrogênio com a menor emissão de carbono possível. Nesse processo, duas reações ocorrem de forma simultânea, gerando, respectivamente, o desprendimento do oxigênio e do hidrogênio.

Para que seja eficiente, a divisão da molécula de água precisa de bons catalisadores, principalmente para a reação de desprendimento do oxigênio, que é muito mais lenta. Todavia, o custo desses materiais representa, atualmente, de 20 a 30% do custo total do hidrogênio obtido no final do processo. Por isso, o desenvolvimento de catalisadores eficientes e baratos é hoje um importante desafio de pesquisa.

Em uma pesquisa do CINE que acaba de ser publicada, um grupo de pesquisadores da Unicamp aumentou significativamente a eficiência de catalisadores de baixo custo usando uma abordagem simples: a introdução de defeitos no material.

Os autores escolheram materiais conhecidos como “análogos do azul da Prússia”, formados por átomos de metais e grupos químicos chamados cianetos. Esses catalisadores são formados por elementos abundantes no planeta e de custo relativamente baixo, mas seu desempenho é limitado pela baixa concentração de locais que sejam ativos na catálise.

Usando um método eletroquímico, no qual a eletricidade gera reações químicas, os pesquisadores da Unicamp conseguiram retirar cianetos desses materiais, gerando vacâncias na sua estrutura. “Pode parecer estranho, mas esses “defeitos” causados pelas vacâncias podem ser algo muito bom: a estrutura do material muda ligeiramente, criando mais espaços ativos onde reações químicas importantes podem acontecer com mais facilidade”, explica o professor Juliano A. Bonacin (Unicamp), pesquisador do CINE que liderou a pesquisa.

Os materiais ativados foram, então, usados como catalisadores na reação de desprendimento de oxigênio. Os experimentos mostraram uma grande melhoria no seu desempenho: o catalisador com 30% mais de defeitos gerou 32% mais de oxigênio do que o material original. Além disso, as vacâncias dos catalisadores foram estudadas usando técnicas disponíveis no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, do CNPEM, para esclarecer os mecanismos que levaram a esses bons resultados.

De acordo com Bonacin, os catalisadores desenvolvidos neste estudo representam um passo promissor rumo à produção de hidrogênio de baixo carbono em larga escala. No entanto, testes fora do laboratório ainda não foram realizados. “Apesar de ainda existir um caminho a percorrer, os resultados obtidos indicam um avanço concreto e viável em direção a tecnologias industriais mais baratas e mais sustentáveis”, completa o cientista.

O trabalho contou com financiamento da FAPESP, Shell, Capes e CNPq, além do suporte estratégico da ANP.

Referência do artigo científico: Rafael L. Germscheidt, Ana B. S. de Araujo, João P .B. de Souza, Eduarda Q. Machado, Nycolas S. Galdino, Marco A.Z. Arruda, Tulio C. R. Rocha, Juliano A. Bonacin. Electrochemical generation of unconventional cyanide vacancies to boost the catalytic performance of Co-Prussian Blue on oxygen evolution reaction under mild conditions. Electrochimica Acta 529, 146327 (2025). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2025.146327

Membros do CINE que participaram do trabalho: Rafael L. Germscheidt (atualmente pós-doutorando e doutorando no momento da pesquisa), Ana B. S. de Araujo (ex-membro, fazendo iniciação científica no momento da pesquisa), João P. B. de Souza (atualmente doutorando), Nycolas S. Galdino (atualmente doutorando) e Juliano A. Bonacin (pesquisador associado).