A Universidade de São Paulo (USP) e o Imperial College London estão impulsionando um avanço inédito na pesquisa em células a combustível no Brasil. O projeto, liderado pelo Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) da USP, busca não apenas aprimorar tecnologias baseadas em hidrogênio, mas também desenvolver células a combustível capazes de operar diretamente com etanol, sem necessidade de conversão prévia. Essa inovação pode redefinir o papel do etanol na transição energética, tornando-o uma alternativa viável e eficiente para o setor de transportes e aplicações industriais.

Coordenado pelo pesquisador do RCGI Thiago Lopes (foto), do Laboratório de Células a Combustível da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), e com a participação do renomado professor Nigel Brandon, do Imperial College London — que também é coordenador do programa de células a combustível e hidrogênio do Reino Unido —, o projeto desenvolve tecnologias para células a combustível de baixa e alta temperatura. Enquanto as de baixa temperatura utilizam hidrogênio e são voltadas para aprimoramento da modelagem e do transporte de reagentes, as de alta temperatura têm o diferencial de empregar diretamente o etanol, permitindo maior eficiência energética e eliminando a necessidade de tanques de hidrogênio, que são mais pesados e complexos de armazenar.

A iniciativa é financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), no âmbito do programa "São Paulo Excellence Chair" (SPEC), e conta com a colaboração de mais três professores do Imperial College e de especialistas da USP. Um dos objetivos centrais é fortalecer a engenharia de células a combustível, um campo historicamente menos explorado no Brasil em comparação aos estudos em materiais e ciências fundamentais. "O Brasil teve um investimento significativo em células a combustível no início dos anos 2000, mas perdeu fôlego ao longo do tempo. Nosso diferencial está em desenvolver a engenharia dos sistemas, o que nos permitirá recuperar a competitividade na área", explica Thiago Lopes. "Estamos combinando modelagem avançada e experimentação para criar sistemas eficientes e competitivos."

Avanço estratégico

O desenvolvimento de células a combustível para hidrogênio se alinha diretamente a outro avanço recente do RCGI: o início dos testes de uma planta piloto capaz de converter etanol em hidrogênio por reforma a vapor, com capacidade de produção de 100 kg de hidrogênio por dia. Essa tecnologia é vista como uma alternativa promissora para a eletrificação de ônibus e veículos de carga. Paralelamente, o uso direto do etanol em células a combustível amplia ainda mais suas aplicações na transição energética, eliminando a necessidade de conversão prévia para hidrogênio. "Isso é especialmente relevante para o Brasil, que possui uma infraestrutura consolidada de produção e distribuição de etanol", destaca Lopes.

Segundo o diretor científicos do RCGI, Julio Meneghini, ainda são poucos os esforços no mundo voltados para células a combustível que utilizem etanol diretamente. "Essa iniciativa representa uma inovação estratégica, pois aproveita uma das maiores vocações do Brasil, que é a produção e o uso consolidado do etanol como combustível renovável. Ao avançarmos nessa frente, temos a chance de transformar o país em referência internacional nesse campo em expansão, fortalecendo tanto a pesquisa quanto a aplicação prática de tecnologias limpas."

Aplicação comercial  

O desenvolvimento do projeto SPEC ocorre em paralelo a uma iniciativa financiada pela Shell, focada na aceleração da pesquisa em células a combustível de alta temperatura. A meta é que até o final de 2025 seja concluído um protótipo funcional de uma célula a combustível movida a etanol. Já o projeto SPEC, mais voltado para avanços fundamentais, tem um prazo maior, com término previsto para 2026, podendo ser estendido para 2027. "O aporte da empresa permitiu avançarmos de forma mais rápida", explica Lopes. "A ideia é que, a partir do primeiro protótipo, possamos expandir a pesquisa para empilhamentos de células, criando sistemas com capacidade suficiente para aplicações veiculares e industriais".

O projeto SPEC, iniciado em 2021, tem como objetivo final a consolidação de um polo de excelência em células a combustível no Brasil, promovendo a formação de recursos humanos qualificados e o desenvolvimento de tecnologias que possam ser aplicadas comercialmente. "Nossa intenção é transformar o conhecimento produzido em soluções reais para a transição energética", finaliza Lopes.

Com essa iniciativa, o RCGI e o Imperial College London reforçam seu papel de protagonismo na pesquisa internacional, contribuindo para que o Brasil avance no desenvolvimento de tecnologias voltadas à descarbonização e ao uso eficiente de combustíveis renováveis.

Sobre o RCGI – O Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) da USP é um Centro de Pesquisa em Engenharia, criado em 2015, com financiamento da FAPESP e de empresas por meio dos recursos previstos na cláusula de P,D&I dos contratos de exploração e produção de petróleo e gás. Atualmente estão em atividade cerca de 60 projetos de pesquisa ativos (em um histórico de 110), ancorados em oito programas: Solução Baseada na Natureza (NBS – Nature Based Solution); Captura e Utilização de Carbono (CCU – Carbon Capture and Utilization); Bioenergia, Captura e Armazenamento de Carbono (BECCS – Bioenergy with Carbon Capture and Storage); Gases de Efeito Estufa (GHG – Greenhouse Gases); Advocacy; Núcleo de Inovação em Sistemas de Energia (InnovaPower); Descarbonização; e Centro 2 Centro (projetos em colaboração direta com centros de pesquisa dos Estados Unidos). O RCGI também possui um hub de pesquisa, o Geostorage, dedicado ao armazenamento em larga escala de energia e CO2. O centro, que conta com cerca de 600 pesquisadores, mantém colaborações com diversas instituições, como Oxford, Imperial College, Princenton e o National Renewable Energy Laboratory (NREL). Saiba mais.