O hidrogênio verde se consolidou como um dos pilares energéticos fundamentais para enfrentar a crise climática e avançar rumo à descarbonização. Ao contrário dos combustíveis fósseis, sua produção não gera gases poluentes, já que, ao ser utilizado em processos energéticos, seu único subproduto é a água. Além disso, possui três vezes mais energia do que os combustíveis convencionais. Pesquisas recentes destacam que o hidrogênio produzido por eletrólise com energia renovável poderia reduzir as emissões de gases de efeito estufa entre 50% e 90% em comparação aos métodos fósseis sem captura de carbono.
Para aproveitar esse potencial, o Chile apresentou, em 2020, sua Estratégia Nacional de Hidrogênio Verde, que estabelece o objetivo de transformar o país em um dos líderes globais dessa indústria até 2030. O plano baseia-se em suas vantagens comparativas em energias renováveis: a alta radiação solar do deserto do Atacama e os ventos fortes do extremo sul, que permitem gerar eletricidade limpa a baixo custo e transformá-la em hidrogênio por meio da eletrólise da água. O desafio, porém, ainda é reduzir os custos de produção, especialmente os associados ao uso de catalisadores tradicionais, como a platina.
Neste contexto, a pesquisa liderada pelo Dr. Víctor Jiménez Arévalo da Universidade de Santiago do Chile, publicada na revista internacional Materials & Design sob o título “Recent advances in high-entropy alloys for electrocatalysis: From rational design to functional performance”, propõe o uso de Ligas de Alta Entropia (HEA, na sigla em inglês) como alternativa aos catalisadores tradicionais. Esses materiais, compostos por pelo menos cinco metais abundantes e econômicos, como o cobre e o molibdênio, ambos produzidos no país, formam estruturas sólidas, únicas e estáveis, com propriedades catalíticas superiores, que podem ser projetadas e otimizadas para melhorar a eficiência do processo.
O impacto do trabalho é duplo: por um lado, contribui diretamente à Estratégia Nacional de Hidrogênio Verde, ao oferecer um caminho para reduzir o custo da produção e torná-la mais competitiva globalmente; por outro lado, fomenta o desenvolvimento de tecnologia própria. “Temos os recursos naturais e o capital humano. O desafio é criar um ecossistema universidade-empresa que nos permita fabricar nossos próprios equipamentos em vez de só importá-los”, afirmou o Dr. Víctor Jiménez Arévalo.
“O Chile possui condições únicas para avançar nesta área, devido a seu enorme potencial em energia eólica e solar, capaz de gerar a eletricidade necessária para ‘eletrocutar a água’ e produzir hidrogênio verde. Este processo de catálise requer placas de metais nobres, como a platina, sendo seu custo uma das principais barreiras”, explicou o pesquisador.
Ligas de Alta Entropia
É por isso que as ligas de “alta entropia” são relevantes: trata-se de um conceito desenvolvido de maneira independente em 2004 por Jien-Wei Yeh, na National Tsing Hua University e por Brian Cantor, na Universidade de Oxford. Essas ligas, obtidas pela combinação de cinco ou mais metais em proporções semelhantes, formam uma única solução sólida que evita a fragilidade das ligas tradicionais.
“Com colegas do norte, como o Dr. Felipe Galleguillos, da Universidade de Atacama, e o Dr. Pablo Martin, da Universidade Técnica Federico Santa Maria, estamos realizando testes com ligas de alta entropia em pó, para compactá-las e formar os eletrodos. O interessante é que também estamos explorando versões fabricadas por impressão 3D, o que abre novas possibilidades para sua aplicação”, diz o Dr. Jiménez Arévalo.
Cada liga de alta entropia é formada por vários metais que, quando combinados, perdem sua identidade individual para originar uma estrutura completamente nova e homogênea. Isso significa que elementos como ferro e cobre deixam de se comportar como metais isolados, integrando-se em um conjunto sólido e uniforme, o que permite obter propriedades catalíticas superiores e otimizar o processo de eletrólise.
Ciência com propósito
O Dr. Víctor Jiménez Arévalo é doutor em Química pela Universidade de Santiago do Chile e pesquisador de pós-doutorado em síntese e estudo das ligas de alta entropia. Sua trajetória tem se desenvolvido na interface entre química e metalurgia, iniciando-se como assistente de pesquisa na Universidade de Manchester e consolidando-se com sua tese doutoral intitulada “Estudo Eletroquímico Superficial de uma Liga de Alta Entropia”, a única tese sobre este tema no Chile.
Além disso, ele publicou artigos em revistas como Advanced Engineering Materials, e, atualmente, está e processo de submissão à prestigiada revista International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, apresentando uma nova perspectiva de pesquisa para a Usach.
“Como universidade pública, pretendemos que este conhecimento tenha um impacto real na vida das pessoas. Minha visão não está focada apenas na macroeconomia ou em exportar hidrogênio, mas sim em levar esta tecnologia a habitações sociais ou hospitais, onde possa garantir aquecimento ou eletricidade. É aí que a ciência realmente cumpre seu propósito”, concluiu o Dr. Jiménez Arévalo.