{"id":37677,"date":"2024-12-04T07:30:07","date_gmt":"2024-12-04T10:30:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.funverde.org.br\/blog\/?p=37677"},"modified":"2024-12-01T22:38:51","modified_gmt":"2024-12-02T01:38:51","slug":"metodo-permite-monitorar-a-producao-de-hidrogenio-em-reatores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.funverde.org.br\/blog\/metodo-permite-monitorar-a-producao-de-hidrogenio-em-reatores\/","title":{"rendered":"M\u00e9todo permite monitorar a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio em reatores"},"content":{"rendered":"<p>Por Reda\u00e7\u00e3o &#8211; Ag\u00eancia FAPESP &#8211; 27 de novembro de 2024 &#8211;<em><span style=\"font-size: 14px;\"> Abordagem inovadora desenvolvida por grupos da USP j\u00e1 teve a patente depositada no INPI &#8211; O hidrog\u00eanio \u00e9 um g\u00e1s de uso na ind\u00fastria qu\u00edmica e aliment\u00edcia, mas tamb\u00e9m existe a perspectiva de empreg\u00e1-lo como combust\u00edvel em ve\u00edculos e geradores (<i>imagem: Freepik<\/i>).<\/span><\/em><\/p>\n<p>Pesquisadores do\u00a0<strong><a href=\"https:\/\/bv.fapesp.br\/pt\/auxilios\/112091\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Centro de Estudos de Carbono em Agricultura Tropical<\/a><\/strong>\u00a0(CCARBON) e do\u00a0<strong><a href=\"https:\/\/bv.fapesp.br\/pt\/auxilios\/108357\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Centro de Pesquisa para Inova\u00e7\u00e3o em Gases de Efeito Estufa<\/a><\/strong>\u00a0(<strong><a href=\"https:\/\/www.rcgi.poli.usp.br\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">RCGI<\/a><\/strong>) desenvolveram um novo m\u00e9todo para o monitoramento da produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio em eletrolisadores \u2013 reatores que produzem hidrog\u00eanio e oxig\u00eanio gasoso a partir de \u00e1gua l\u00edquida por meio da aplica\u00e7\u00e3o de uma corrente el\u00e9trica.<\/p>\n<p>O hidrog\u00eanio \u00e9 um g\u00e1s de uso na ind\u00fastria qu\u00edmica e aliment\u00edcia, mas tamb\u00e9m existe a perspectiva de empreg\u00e1-lo como combust\u00edvel em ve\u00edculos e geradores.<\/p>\n<p>Quando a energia utilizada em sua produ\u00e7\u00e3o \u00e9 exclusivamente renov\u00e1vel, solar ou e\u00f3lica, por exemplo, \u00e9 poss\u00edvel obter o chamado hidrog\u00eanio verde.<\/p>\n<p>\u201cPara que o eletrolisador produza hidrog\u00eanio puro, \u00e9 preciso garantir que, ap\u00f3s o processo de eletr\u00f3lise da \u00e1gua, oxig\u00eanio e hidrog\u00eanio n\u00e3o se misturem novamente dentro do reator.<\/p>\n<p>Identificamos que \u00e9 poss\u00edvel fazer esse controle tendo como base o monitoramento do escoamento do l\u00edquido que passa entre o hidrog\u00eanio e o oxig\u00eanio por meio de an\u00e1lise de imagem\u201d, explica Rodrigo de Lima Amaral, pesquisador vinculado ao RCGI \u2013 um Centro de Pesquisa em Engenharia (<strong><a href=\"https:\/\/fapesp.br\/cpe\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">CPE<\/a><\/strong>) constitu\u00eddo por FAPESP e Shell na Escola Polit\u00e9cnica da Universidade de S\u00e3o Paulo (Poli-USP), que conta com apoio de diversas empresas.<\/p>\n<p>Com a nova abordagem, j\u00e1 com patente depositada no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), \u00e9 poss\u00edvel verificar a obten\u00e7\u00e3o do hidrog\u00eanio puro a partir de t\u00e9cnicas mais econ\u00f4micas, como o uso de reatores que fazem a eletr\u00f3lise da \u00e1gua sem uma membrana de separa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<h3>Vantagens econ\u00f4micas<\/h3>\n<p>A elimina\u00e7\u00e3o de membranas ou diafragmas da arquitetura das c\u00e9lulas reduz os custos de fabrica\u00e7\u00e3o e aumenta a sua durabilidade.<\/p>\n<p>A separa\u00e7\u00e3o entre oxig\u00eanio e o hidrog\u00eanio gerado \u00e9 feita principalmente pelo escoamento do l\u00edquido dentro do reator, que mant\u00e9m as bolhas formadas durante a eletr\u00f3lise da \u00e1gua presas na parede.<\/p>\n<p>Antes dessa nova forma de monitora\u00e7\u00e3o, existia nesses casos uma dificuldade para verificar o grau de pureza do hidrog\u00eanio produzido.<\/p>\n<p>O m\u00e9todo desenvolvido por cientistas do RCGI e do CCARBON \u2013 um Centro de Pesquisa, Inova\u00e7\u00e3o e Difus\u00e3o (<strong><a href=\"https:\/\/cepid.fapesp.br\/home\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">CEPID<\/a><\/strong>) da FAPESP sediado na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP) \u2013 permite extrair informa\u00e7\u00f5es quantitativas dos componentes do escoamento multif\u00e1sico dentro do reator por meio da an\u00e1lise de imagens do fluido.<\/p>\n<p>\u201cA dificuldade estava em ter de monitorar cada bolha individualmente nesse processo, sendo que elas tendem a se sobrepor na imagem. Por meio de uma t\u00e9cnica j\u00e1 conhecida e chamada de\u00a0<em>optical flow<\/em>, foi poss\u00edvel analisar pixel a pixel as imagens do escoamento e, com isso, identificar em que regi\u00f5es do reator n\u00e3o h\u00e1 cruzamento de bolha de hidrog\u00eanio e de oxig\u00eanio\u201d, explica o pesquisador.<\/p>\n<h3>Compensando limita\u00e7\u00f5es<\/h3>\n<p>Amaral conta que, embora a\u00a0<em>optical flow<\/em>\u00a0seja uma t\u00e9cnica amplamente utilizada, nunca tinha sido alvo na produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio.<\/p>\n<p>\u201c\u00c9 usada para o monitoramento de qualquer movimenta\u00e7\u00e3o que provoque o deslocamento do pixel na imagem, como identificar carros em rodovias ou rastrear pessoas em c\u00e2meras de seguran\u00e7a. No RCGI temos utilizado em pesquisas variadas, como rastrear o escoamento em tanques de petr\u00f3leo, avaliar bombas card\u00edacas e analisar a forma\u00e7\u00e3o de redemoinhos em Marte\u201d, conta.<\/p>\n<p>Mas, para o caso espec\u00edfico dos eletrolisadores, os pesquisadores precisaram corrigir as limita\u00e7\u00f5es da\u00a0<em>optical flow<\/em>.<\/p>\n<p>\u201cAssociamos imagem e ru\u00eddo em uma mesma an\u00e1lise. Percebemos que, ao aplicar a t\u00e9cnica nesse contexto, surgiram v\u00e1rias fontes ruidosas que poderiam sinalizar a forma\u00e7\u00e3o de bolhas que na verdade n\u00e3o existem. Diante disso, desenvolvemos novos filtros para eliminar o ru\u00eddo, tornando o monitoramento muito mais preciso e vi\u00e1vel\u201d, pontua.<\/p>\n<p>Al\u00e9m de contribuir para o monitoramento da produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio puro em reatores sem membrana, o novo m\u00e9todo possibilita a fabrica\u00e7\u00e3o de reatores mais est\u00e1veis e baratos.<\/p>\n<p>\u201cTrata-se de um projeto que viabilizar\u00e1 o desenvolvimento de novos reatores para a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio. E que pode ser utilizado para o monitoramento e a an\u00e1lise de qualquer escoamento multif\u00e1sico. Por exemplo, na ind\u00fastria de bebidas, para analisar a qualidade e o borbulhamento de bebidas gaseificadas\u201d, acrescenta\u00a0<strong><a href=\"https:\/\/bv.fapesp.br\/pt\/pesquisador\/1885\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Julio Meneghini<\/a><\/strong>, diretor cient\u00edfico do RCGI e professor da Poli-USP.<\/p>\n<p><em>* Com informa\u00e7\u00f5es do RCGI<\/em>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Por Reda\u00e7\u00e3o &#8211; Ag\u00eancia FAPESP &#8211; 27 de novembro de 2024 &#8211; Abordagem inovadora desenvolvida por grupos da USP j\u00e1 teve a patente depositada no INPI &#8211; O hidrog\u00eanio \u00e9 um g\u00e1s de uso na ind\u00fastria qu\u00edmica e aliment\u00edcia, mas tamb\u00e9m existe a perspectiva de empreg\u00e1-lo como combust\u00edvel em ve\u00edculos e geradores (imagem: Freepik). 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