Valorização dos resíduos de cana-de-açúcar na produção de hidrogênio via eletrólise da água

Abstract

Os eventos climáticos extremos são uma das evidências mais claras das mudanças climáticas que estão ocorrendo globalmente. Esses fenômenos são causados pelo aquecimento global, que é resultado direto das elevadas emissões de carbono na atmosfera. O crescimento populacional no Brasil resulta em um aumento da demanda por energia e em uma maior produção agrícola, acentuando a formação de resíduos agroindustriais. A necessidade de uma matriz energética diversificada e com baixa emissão de carbono é urgente. Nesse contexto, o hidrogênio verde se destaca como uma alternativa promissora, pois é produzido de forma limpa através da eletrólise da água utilizando energia renovável, resultando em mínimas emissões de carbono. Esse trabalho visa estudar o potencial dos resíduos da agroindústria da cana-de-açúcar como catalisadores em sistema de produção de hidrogênio via eletrólise da água. Neste trabalho, carvões de bagaço de cana-de-açúcar (CBC) foram sintetizados com diferentes temperaturas (300 oC, 400 oC, 500 oC, 800 oC), após caracterizar os carvões para identificação da área superficial e sua estrutura física e química, avaliar o potencial dos carvões como catalisadores no processo de produção de hidrogênio via da eletrólise da água, e analisar a estabilidade do eletrodo. Todos os CBC foram ativos para a produção de hidrogênio, o CBC400 produziu maior quantidade de hidrogênio 4,68 mL/min.cm2 após 5 dias de imersão. A utilização do bagaço de cana-de-açúcar como catalisadores na produção de hidrogênio representa uma alternativa sustentável, impulsionando um sistema energético de baixo carbono e contribuindo significativamente para a transição energética rumo a fontes mais limpas e renováveis.Extreme weather events are one of the clearest pieces of evidence of climate change occurring globally. These phenomena are caused by global warming, which is a direct result of high carbon emissions into the atmosphere. Population growth in Brazil results in increased energy demand and intensified agricultural production, which in turn increases the amount of agro-industrial waste generated. The need for a diversified and low-carbon energy matrix is urgent. In this context, green hydrogen stands out as a promising alternative, as it is produced cleanly through the electrolysis of water using renewable energy, resulting in lower carbon emissions. This work aims to study the potential of sugarcane agro-industry residues as catalysts in a hydrogen production system via water electrolysis. In this study, sugarcane bagasse charcoals (CBC) were synthesized at different temperatures (300 °C, 400 °C, 500 °C, 800 °C), characterized to identify their surface area and physical and chemical structure, evaluated for their potential as catalysts in the hydrogen production process via water electrolysis, and analyzed for electrode stability. All CBCs were active for hydrogen production, with CBC400 producing the highest amount of hydrogen at 4.68 mL/mim.cm2 . The use of sugarcane bagasse as catalysts in hydrogen production represents a sustainable alternative, driving a low-carbon energy system and significantly contributing to the energy transition towards cleaner and renewable sources.