Uma pesquisa liderada pela Universidade RMIT desenvolveu uma invenção experimental para transformar a alta carga de contaminantes das águas residuais em uma vantagem para a produção de hidrogênio verde, o que poderia reduzir a dependência de água doce, um recurso escasso em muitas partes do mundo.

Com mais de 80% das águas residuais globais descartadas no meio ambiente sem tratamento, esta pesquisa oferece uma oportunidade de transformar esse passivo ambiental em aumento de produtividade.

A abordagem da equipe aproveita alguns dos contaminantes presentes nas águas residuais para acelerar a produção de hidrogênio e superar altas cargas de contaminantes que normalmente tornam as águas residuais inutilizáveis.

O trabalho mais recente da equipe — que envolveu a Universidade de Melbourne, o Síncrotron Australiano e a Universidade de Nova Gales do Sul — baseia-se em avanços anteriores, incluindo uma inovação que remove rapidamente microplásticos da água usando ímãs e uma técnica que aumenta a produção de hidrogênio usando água do mar.

"Aproveitamento de águas residuais como um modificador catalisador para produção sustentável de hidrogênio " foi publicado na ACS Electrochemistry .

O pesquisador principal, professor associado Nasir Mahmood, da Escola de Ciências da RMIT, disse que a equipe encontrou uma maneira de capturar platina, cromo e níquel, outros metais na água e, então, colocar esses elementos em ação para aumentar a produção de hidrogênio verde.

"A vantagem da nossa inovação sobre outras para produzir hidrogênio verde é que ela aproveita os materiais inerentes às águas residuais em vez de exigir água purificada ou etapas adicionais", disse Mahmood.

A invenção experimental deles vem na forma de eletrodos, componentes essenciais para a separação da água em hidrogênio e oxigênio. O eletrodo é feito com uma superfície de carbono absorvente que atrai metais das águas residuais para formar catalisadores estáveis e eficientes na condução de eletricidade, ajudando a acelerar a separação da água.

Os materiais usados para produzir a superfície especial de carbono são feitos de resíduos agrícolas — outro aspecto econômico da inovação que contribui para uma economia circular crescente.

"O catalisador acelera uma reação química sem ser consumido no processo", disse Mahmood.

Como parte dos experimentos, a equipe utilizou amostras de águas residuais em um recipiente com dois eletrodos — um ânodo (positivo) e um cátodo (negativo) — e alimentou o processo de separação da água com energia renovável . Quando a eletricidade flui pela água, ela causa uma reação química.

No cátodo, as moléculas de água ganham elétrons e formam hidrogênio gasoso. No ânodo, as moléculas de água perdem elétrons e formam oxigênio.

O resultado é a separação da água em seus componentes básicos, hidrogênio e oxigênio, que podem então ser coletados e utilizados.

"O oxigênio produzido pode ser reintegrado às estações de tratamento de águas residuais para aumentar sua eficiência, reduzindo o conteúdo orgânico", disse Mahmood.

O dispositivo permitiu a separação contínua da água por 18 dias durante experimentos em laboratório, com queda mínima no desempenho ao longo desse período. Como parte dos experimentos, a equipe utilizou águas residuais que haviam passado por algum tratamento, incluindo a remoção de resíduos sólidos, matéria orgânica e nutrientes.

A RMIT está desenvolvendo uma plataforma de sistemas catalíticos capazes de usar recursos hídricos antes difíceis, como águas residuais e água do mar, e esta última invenção de prova de conceito é mais um exemplo dos sistemas em desenvolvimento.

O pesquisador colíder, Professor Nicky Eshtiaghi, disse que a mais recente inovação do RMIT poderia potencialmente reduzir o alto custo do tratamento de águas residuais e, ao mesmo tempo, transformá-lo em algo valioso: uma fonte de hidrogênio verde.

"Nossa inovação aborda tanto a redução da poluição quanto a escassez de água, beneficiando os setores de energia e água", disse Eshtiaghi, da Escola de Engenharia da RMIT. "Ao utilizar águas residuais, o processo ajuda a reduzir a poluição e aproveita materiais considerados resíduos."

Estamos interessados em trabalhar com empresas no mundo todo que estejam lidando com energia e resíduos como desafios de custo e sustentabilidade, bem como com autoridades de recursos hídricos.

"As colaborações poderiam se concentrar no desenvolvimento de sistemas comerciais para usar essa tecnologia em larga escala."

O copesquisador Dr. Muhammad Haris disse que mais pesquisas são necessárias para refinar o processo de catalisador, tornando-o ainda mais eficiente e adequado para uso comercial.

"O método precisa ser testado com diferentes tipos de águas residuais para garantir que funcione universalmente", disse Haris, da Escola de Engenharia.