Biohidrogênio limpo é produzido a partir de resíduos de madeira

Foi aí que pesquisadores alemães decidiram iniciar o projeto H2Wood, visando a produção de hidrogênio combustível a partir da madeira – queimar hidrogênio só produz água como subproduto, e o gás ainda pode ser usado em células a combustível, gerando eletricidade diretamente.

A ideia é que resíduos de madeira e madeira velha possam ser utilizados para produzir biohidrogênio por meio de processos biotecnológicos alinhados com as exigências de uma economia circular.

A rota escolhida usa a madeira para produzir açúcar, e então bactérias geneticamente modificadas para isso alimentam-se do açúcar e produzem hidrogênio. Esse processo gera também dióxido de carbono (CO2), mas esse subproduto indesejado é imediatamente usado para cultivar microalgas, que também produzem hidrogênio.

A proposta deu certo em escala de laboratório, e agora a equipe está trabalhando na construção de uma planta-piloto para a produção de hidrogênio, um passo essencial entre o laboratório e a escala comercial. A planta deverá começar a operar já em 2025.

Biohidrogênio

O processo de produção do biohidrogênio começa com o pré-processamento da madeira velha e residual.

Primeiro, os resíduos de madeira, como paletes ou cercas de jardim antigas, são despolpados e decompostos nos seus componentes básicos. Para isso, a madeira é fervida sob pressão a 200 °C em uma mistura de etanol e água. A lignina, bem como os adesivos, solventes e tintas provenientes dos resíduos de madeira, dissolvem-se no etanol, separando os contaminantes químicos das fibras da madeira.

Na etapa seguinte, a fração de fibra de madeira que resta após a fervura, a celulose e parte da hemicelulose são decompostas em moléculas individuais de açúcar (glicose e xilose), que servem de alimento ou substrato para os microrganismos produtores de hidrogênio.

“Separar a madeira em suas frações é um processo que requer experiência. É aqui que aproveitamos os muitos anos de experiência que adquirimos na construção de nossa biorrefinaria de lignocelulose,” disse a professora Ursula Schliessmann, do Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia.

Para converter o açúcar produzido em hidrogênio, os pesquisadores estabeleceram dois processos de fermentação interligados, usando bactérias produtoras de hidrogênio e microalgas.

As bactérias produzem hidrogênio e CO2. O CO2 é separado da mistura gasosa e transferido para o reator de algas, um fotobiorreator. As microalgas usam o gás como fonte de carbono e se multiplicam. Ao contrário das bactérias, elas não necessitam de açúcar. Numa segunda etapa, as microalgas são transferidas para um reator especialmente projetado, onde liberam hidrogênio através da fotossíntese direta.

Planta modular

A equipe espera um rendimento elevado na produção do biohidrogênio: Inicialmente, cerca de 0,2 quilograma de glicose pode ser produzido a partir de um quilograma de madeira velha. “Podemos então produzir 50 litros de H2 usando microrganismos anaeróbicos,” disse Schliessmann.

Durante a fermentação com bactérias anaeróbicas, o CO2 é produzido em porções iguais, ou seja, 50%. Uma vez separado o hidrogênio da mistura gasosa, aproximadamente dois quilogramas de CO2 no fotobiorreator podem produzir um quilograma de biomassa de microalgas. Essa biomassa tem um teor de amido de até 50%, além do pigmento luteína. A biomassa de algas que sobra poderia, por exemplo, ser usada para componentes plásticos, novamente com a ajuda de bactérias.

A planta-piloto, com três biorreatores, já está atualmente em construção, o que está sendo feito na forma de módulos – isto significa que a planta será expansível, bastando adicionar mais reatores. Além disso, será possível combinar diferentes etapas do processo de forma modular, um pré-requisito ideal para testar novas tecnologias e modos de aumentar o rendimento do processo como um todo. Inovação Tecnológica