Produção de hidrogênio verde ambientalmente sustentável

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Paiva, Suelya da Silva Mendonça de
• Orientador(a): Santos, Elisama Vieira dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Energia renovável; Eletroquímica; Hidrogênio verde
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47548

Nos próximos anos, espera-se um crescimento mundial bastante significativo (aproximadamente 50% até 2050) no consumo de energia e água. A busca cada vez mais por fontes de energias renováveis é um dos pilares para se alcançar o processo de descarbonização. Diante desse cenário, o gás hidrogênio vem atraindo grandes interesses no meio industrial e acadêmico, por ser considerado um combustível limpo que possui a capacidade de desempenhar um papel importante na transição energética, alcançando um futuro com zero emissões de gases poluentes, devido a sua ampla aplicação industrial e por ser empregado como instrumento para armazenamento de energia. O gás hidrogênio pode ser produzido pela eletrólise da água (quebra da molécula de água sob uma corrente elétrica), formando produtos (O2(g)) que não agridem ao meio ambiente, diferente dos processos que tem como base os combustíveis fósseis. A contaminação de corpos hídricos por acidentes de postos de gasolina e lançamentos inapropriados de efluentes da indústria petroquímica, é um problema amplamente conhecido. A presença dos hidrocarbonetos aromáticos como o benzeno, tolueno e xileno (BTXs) no meio ambiente, exige bastante atenção devido ao seu caráter tóxico e um potencial cancerígeno desses compostos. Visando solucionar esses problemas, inúmeros tratamentos de efluentes vem sendo realizados, pois um grande número de compostos aromáticos possui uma elevada estabilidade e resistência aos tratamentos convencionais. Dessa forma, os processos oxidativos avançados eletroquímicos (POAE) vem sendo estudados a fim de que se tornem uma via alternativa de tratamento de águas residuárias, sendo caracterizado pela produção in situ de radicais hidroxilas (•OH) como o principal oxidante, mas não o exclusivo. Dentre as vantagens dessa tecnologia, tem-se a possibilidade de recuperação de energia durante o processo através da captura de H2(g), que é produzido no cátodo durante a oxidação dos poluentes no ânodo. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo aplicar a tecnologia POAE, para degradação de compostos recalcitrantes como o BTX, com produção simultânea de H2(g) integrada a placas solares. Os experimentos foram realizados no reator em fluxo com um coeficiente de transferência de massa de 5,11*10-5 (m/s), sob três densidades de corrente elétrica (15, 45 e 60 mA/cm²) durante 180min, para que fosse observado a degradação do poluente e simultaneamente a produção de H2(g). A degradação dos compostos aromáticos via oxidação eletroquímica, foi acompanhada por meio da análise de absorbância, cromatografia gasosa, DQO e COT. Os resultados mostraram que todos os compostos aromáticos atingiram uma concentração zero sob as três densidades de corrente elétrica. Em 60 mA/cm², foi alcançado a maior taxa de degradação, principalmente para o composto o – xileno (sendo removido completamente em menos de 60min) e em menor intensidade para o benzeno (em menos de 90min). Também foi observado que em elevadas densidade de corrente, maior é a produção de H2(g), com uma taxa de 6.45, 5.10 e 0.57 ml/min, para o benzeno sob a densidade de corrente de 60, 45 e 15mA/cm², respectivamente.