O hidrogênio verde é frequentemente descrito como um dos pilares da transição energética global. Ele armazena energia com eficiência, não emite gases de efeito estufa quando produzido a partir de fontes renováveis e serve a setores difíceis de descarbonizar, da siderurgia aos fertilizantes. Ainda assim, seu maior obstáculo continua sendo econômico. O custo de produção segue elevado, e boa parte dele está ligada a um componente específico dos eletrolisadores: a membrana.
Pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, vinculados ao RCGI (Research Centre for Greenhouse Gas Innovation), desenvolveram um eletrolisador sem membrana voltado justamente a esse gargalo. A proposta reposiciona o Brasil no debate internacional sobre hidrogênio verde. O país já é conhecido por grandes projetos de produção, como o hub do Complexo do Pecém, no Ceará. Agora, também demonstra capacidade de gerar tecnologia de eletrólise em nível competitivo com centros de pesquisa internacionais.
O papel da membrana no custo do hidrogênio
Em um eletrolisador convencional, a membrana separa fisicamente o hidrogênio e o oxigênio gerados durante a eletrólise da água. Ela é essencial para garantir a pureza dos gases, mas também é uma das partes mais caras e frágeis do sistema. Segundo Vitor Bortolin, engenheiro e pesquisador do RCGI, a membrana concentra parte relevante da ineficiência e do custo de fabricação dos eletrolisadores atuais. Reduzir ou eliminar essa dependência, sem comprometer a qualidade do hidrogênio produzido, é uma das rotas mais promissoras para tornar a tecnologia comercialmente viável em maior escala.
O desafio, porém, não é trivial. Sem a barreira física da membrana, hidrogênio e oxigênio correm o risco de se recombinar dentro do reator, o que compromete a pureza do gás final e pode gerar riscos operacionais.
A solução desenvolvida pela USP e pelo RCGI
Para resolver esse problema, pesquisadores do RCGI e do CCARBON, centro de pesquisa vinculado à FAPESP sediado na Esalq-USP, criaram um método de monitoramento baseado em análise de imagem. A técnica acompanha o escoamento multifásico do líquido dentro do reator, identificando o comportamento das bolhas de gás sem a necessidade de rastreá-las individualmente, uma limitação das abordagens anteriores. O resultado é um controle mais preciso da separação entre hidrogênio e oxigênio, mesmo em um design sem membrana. A tecnologia já teve patente depositada no INPI, o que sinaliza maturidade técnica e potencial de aplicação industrial.
Entre os ganhos apontados pelos pesquisadores estão:
- Redução dos custos de fabricação, já que a membrana é eliminada da arquitetura da célula.
- Maior durabilidade do equipamento, com menos componentes sujeitos a desgaste.
- Viabilidade comercial ampliada para eletrolisadores em escala industrial.
- Possibilidade de aplicar o mesmo método de monitoramento a outros processos com escoamento multifásico, como controle de qualidade na indústria de bebidas gaseificadas.
O que a pesquisa internacional confirma sobre a tecnologia
O avanço brasileiro não é um caso isolado. Estudos publicados em revistas como a Angewandte Chemie mostram que eletrolisadores sem membrana têm potencial real de competir em custo com fontes de hidrogênio menos limpas. Uma análise técnico-econômica recente projetou um custo de produção de US$ 1,81 por quilo de hidrogênio verde para um sistema sem membrana, valor abaixo até do hidrogênio cinza e compatível com as metas técnicas estabelecidas pela União Europeia e pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos.
Uma comparação de custo nivelado de hidrogênio (LCOH) ajuda a dimensionar esse impacto:
- Reforma a vapor de gás natural (hidrogênio cinza): entre US$ 1,20 e US$ 4,00 por quilo.
- Eletrolisadores convencionais, como PEM e alcalinos: entre US$ 3,00 e US$ 8,00 por quilo.
- Eletrolisadores sem membrana: em torno de US$ 2,00 por quilo, segundo estudos técnico-econômicos recentes.
Os números indicam que a rota sem membrana pode aproximar o hidrogênio verde da paridade de custo com fontes tradicionais, um passo determinante para sua adoção em escala industrial.
Por que isso importa para o Brasil
O país concentra hoje treze iniciativas avançadas de produção de hidrogênio verde, a maior parte delas ligada ao hub do Complexo do Pecém, com investimentos bilionários já anunciados por empresas como Fortescue, Casa dos Ventos e AES Brasil. Ainda assim, o setor enfrenta gargalos regulatórios e de infraestrutura elétrica que devem levar anos para serem resolvidos.
Nesse contexto, avanços como o eletrolisador sem membrana da USP e do RCGI têm um papel complementar. Enquanto a infraestrutura de produção em larga escala avança, a tecnologia de eletrólise desenvolvida no país mostra que o Brasil não depende exclusivamente de soluções importadas para reduzir o custo do hidrogênio verde. Ele também está na origem da inovação.
Para empresas que atuam com eletrolisadores, hidrogênio verde ou tecnologias correlatas, o caso reforça um ponto estratégico: o próximo salto de competitividade do setor não virá apenas de escala de produção, mas também de eficiência tecnológica na base do processo.
