Professor da UFG lidera pesquisa que transforma resíduos em hidrogênio e combustível sustentável

Uma pesquisa liderada pelo professor Christian Gonçalves Alonso, do Instituto de Química da Universidade Federal de Goiás (UFG), coloca o estado na corrida tecnológica global ao converter resíduos alimentares e agrícolas em hidrogênio de baixo carbono e combustíveis sintéticos.

Com um investimento inicial de 760 mil euros (cerca de R$ 4 milhões), aportados em 2022 pela Cooperação Brasil-Alemanha para o Desenvolvimento Sustentável, via agência GIZ, além de um aporte de R$ 400 mil do governo estadual por meio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás (FAPEG), o projeto reúne atualmente 12 pesquisadores dedicados à produção de hidrogênio a partir de resíduos e dá sustentação ao recém-criado Centro de Excelência em Hidrogênio e Tecnologias Energéticas Sustentáveis (CEHTES), que mobiliza 40 profissionais.

A iniciativa, que começou a tomar forma em 2013 a partir de um edital do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), é um avanço na transformação de passivos ambientais do agronegócio goiano em energia limpa, ao mesmo tempo em que projeta o interior do Brasil no mapa da transição energética mundial.

Em entrevista exclusiva ao Jornal Opção, o professor e coordenador do CEHTES detalhou o percurso que tirou a pesquisa do papel e a trouxe para o patamar atual. “Em 2013 fizemos uma proposta para fazer produção de hidrogênio a partir de efluentes agroindustriais, utilizando uma tecnologia de água supercrítica (…) Em 2015, nós montamos o primeiro reator e iniciamos a pesquisa de fato”, relembrou Alonso, que acumula mais de duas décadas de dedicação ao tema.

O interesse despertado na ocasião germinou o acordo de cooperação que, em 2022, despejou os recursos necessários para montar um laboratório completo. “Isso quase 10 anos depois, conseguimos captar um recurso substancial para montar o laboratório, nos termos em que ele se encontra hoje, para seguir no desenvolvimento da pesquisa focada na produção de hidrogênio usando águas residuárias”, explicou.

A ciência por trás da transformação

O coração tecnológico da pesquisa bate em condições extremas que poucos laboratórios brasileiros conseguem alcançar. Alonso e sua equipe submetem efluentes líquidos ao estado de água supercrítica, quando a temperatura ultrapassa os 375 graus Celsius e a pressão escala acima das 222 atm – atmosferas. Nesse ponto, a água adquire propriedades radicalmente diferentes e passa a atuar simultaneamente como solvente e reagente.

“Nessa condição, o que acontece é uma mudança nas propriedades da água, de forma tornar solúvel, por exemplo, materiais oleosos (apolares), que em geral não são solúveis em água sob condições ambiente e sob tais condições, eles se tornam solúveis”, detalhou o professor, que coordena também o Laboratório de Pesquisa em Processos Renováveis e Catálise (GOH₂).

A versatilidade do processo impressiona. Na prática, o sistema consegue quebrar moléculas de antibióticos, pesticidas, plásticos e microplásticos em um intervalo de tempo que vai de quatro a doze minutos. O resultado do processo gera hidrogênio e monóxido de carbono,  gases que, por sua vez, alimentam a produção de petróleo sintético via processo Fischer-Tropsch, possibilitando a produção de combustíveis que podem, inclusive, abastecer o setor de aviação.

“Em termos gerais, a gente acelera a degradação dessas moléculas em relação ao que acontece na natureza, a gente acelera o processo de degradação, produzindo, vamos dizer assim, matéria-prima para  a síntese de combustíveis sintéticos. É isso que a gente faz”, resumiu o pesquisador, que mantém todos os avanços publicados em periódicos internacionais de acesso aberto.

“Tudo o que temos feito tem sido publicado em revistas científicas internacionais, circulação aberta. Então é domínio público, não tem uma restrição de que a tecnologia é de lá ou de cá, isso é uma retribuição ”, reforçou.

Antes do aporte alemão, a realidade do grupo era bem mais modesta. As limitações de infraestrutura obrigavam os pesquisadores a percorrer longas distâncias para realizar análises. “Antes tínhamos que levar as amostras para serem analisadas em Maringá, no Paraná. Havia maior dificuldade para fazer tudo. Hoje não, hoje temos uma infraestrutura toda instalada no local”, comparou Alonso.

O salto logístico garantiu autonomia e acelerou o ritmo das descobertas, pavimentando o terreno para o CEHTES, que articula competências que vão da engenharia química à economia, da inteligência de mercado às redes elétricas inteligentes, todas voltadas à transição energética.

Combustível do futuro enfrenta o gargalo da escala

Convencer o mercado de que a tecnologia funciona não é o obstáculo central, a equipe de Alonso já provou isso em laboratório, com diferentes matérias-primas. Etanol, glicerol, vinhaça, chorume e diversas classes de fármacos foram testados, e todos geraram hidrogênio.

Em um dos estudos publicados, o grupo alcançou um rendimento de 63,75 mol de H₂ por quilograma ao processar uma mistura de etanol e glicerol a 700 graus Celsius, utilizando catalisador alcalino. “Para você ter uma ideia, o reator que temos no laboratório, o tempo necessário para quebrar essas moléculas dentro do reator é algo entre 4 e 12 minutos. Conseguimos quebrar essas moléculas todas”, afirmou o coordenador.

Em outro experimento com poluentes farmacêuticos, a degradação atingiu 92,1% de redução do carbono orgânico total, ou seja, praticamente todo o contaminante foi eliminado, gerando uma fase gasosa composta majoritariamente por CO₂ e hidrogênio.

Contudo, o desafio que se impõe agora não está mais na bancada, e sim na prateleira. Transformar os resultados laboratoriais em processos competitivos diante do petróleo fóssil é o que tira o sono da equipe. “Por mais promissores que os processos sejam, no momento atual, talvez essas tecnologias não encontrem viabilidade, elas ainda são caras, e isso acaba impedindo a sua adoção pela  indústria”, reconheceu o professor.

A assimetria é brutal: enquanto a petroquímica opera com escala produtiva gigantesca, o tratamento de resíduos de uma única indústria raramente gera volume para pagar o investimento sozinho.

A rota para furar esse bloqueio passa, na visão de Alonso, por compartilhar o risco tecnológico com empresas, participando de editais da Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) e de chamadas conjuntas. “Para as empresas brasileiras, fazer um aporte na casa de 5 a 10 milhões de reais em uma única pesquisa, muitas vezes representa todo o orçamento de P&D do ano delas. Então, muitas vezes elas não querem correr esse risco sozinhas”, avaliou.

Enquanto a escala industrial não vem, a estratégia é acumular evidências de aplicabilidade que, em algum momento, produzam o convencimento do investidor.

Modularização como ponte para o mercado

Dentro do planejamento do CEHTES, uma ideia desponta como catalisadora da transição para a escala comercial: construir sistemas modulares que possam ser transportados até a fonte geradora de resíduos. Em vez de carregar toneladas de efluentes até a universidade (operação que envolve custo, risco de acidentes e a responsabilidade sobre a disposição final), o laboratório iria até a empresa.

“A ideia de modularizar a tecnologia, de construir isso na forma de um módulo, de algo móvel, que a gente possa deslocar, é justamente poder apresentar isso para as empresas, demonstrar o potencial dessa tecnologia lá na empresa, trabalhando com o efluente que ela tem lá, com o resíduo que ela tem lá”, projetou Alonso, acrescentando que uma estadia de uma ou duas semanas na planta industrial geraria uma riqueza de dados realísticos que o ambiente universitário não consegue simular por completo.

A proposta é enriquecedora se pensarmos nas características geoeconômicas de Goiás. O estado se destaca pela força agroindustrial, gerando volumes colossais de biomassa residual. Para Alonso, a aposta na circularidade representa um caminho natural.

“Aqui no Centro-Oeste nós somos ricos em biomassas. Então é um processo que, em algum momento a gente conseguirá dar viabilidade, pensando n questão de circularidade, de melhor utilização de recursos naturais, porque nós poderemos  agregar valor aos resíduos, convertendo eles a hidrogênio e combustíveis sintéticos”, argumentou.

No horizonte de aplicações possíveis, a equipe vislumbra cenários que vão além da venda direta de combustível sintético. Uma das hipóteses mais simples e imediatas seria queimar o hidrogênio produzido em caldeiras da própria indústria geradora do resíduo, fechando o ciclo energético no local.

Outras indústrias poderiam usar o gás como reagente para hidrotratamento de óleos e biodiesel, por exemplo. “Então é uma tecnologia que pode ser aplicada, é uma tecnologia que pode não ter viabilidade para a empresa A, mas para a empresa B”, ponderou.

Além do hidrogênio: mineração urbana e água de reuso

O leque de investigações abertas pelo grupo de Alonso surpreende pela amplitude. Um dos trabalhos submetidos a periódicos internacionais explora a degradação de placas de circuito impresso de um computador, o tipo de lixo eletrônico que se acumula aos milhões de toneladas no planeta.

A água supercrítica decompõe a matriz polimérica e deixa intactas as trilhas de metal, um tesouro para a chamada mineração urbana. “A gente consegue degradar toda a matriz polimérica, e ficamos com as trilhas intactas, porque os compostos inorgânicos não são solúveis em água supercrítica, então eles permanecem intactos dentro do reator”, descreveu o professor, que vê nesse filão uma oportunidade adicional de agregação de valor.

Na outra ponta, a própria água resultante do processo carrega potencial de reuso, uma perspectiva que adiciona camadas de sustentabilidade à tecnologia. A questão é que o tratamento de poluentes persistentes, aqueles que levariam anos para se degradar na natureza, pode deixar de ser apenas um passivo ambiental obrigatório e passar a gerar receita ou, no mínimo, economia de energia para a planta industrial.

Formar massa crítica no “Brasil profundo”

Christian Alonso faz questão de sublinhar que a abertura total dos resultados é uma decisão estratégica, não uma ingenuidade. “Também existe o entendimento de que à medida que você protege, o primeiro fato quando eu faço a patente é que a ideia fica exposta. E o que nos interessa, na verdade, é desenvolver tecnologia, desenvolver essas coisas para que cheguem na outra ponta”, afirmou.

O coordenador acredita que o país carece de massa crítica, de mais cérebros debruçados sobre o mesmo problema para que as hipóteses sejam testadas com velocidade e as divergências empurrem o conhecimento para frente. “A pesquisa em si evolui de forma caótica, ela evolui com os testes de hipóteses, então a gente precisa de mais pessoas formulando hipóteses, testando hipóteses, a gente carece disso.”

Essa visão transborda os limites da química e deságua em uma reflexão sobre o desenvolvimento regional. Manter talentos em Goiás oferecendo infraestrutura competitiva, é parte do que Alonso chama de luta contra a exportação de cérebros. “A importância de ter o investimento, de ter os laboratórios, de ter esses equipamentos, ela é gigante nesse ponto, porque ela gera oportunidades para a gente manter um bom aluno trabalhando aqui, se desenvolvendo, desenvolvendo pesquisa aqui no local onde ele nasceu, no local que ele gosta, onde ele tem a família.”

Para o professor, quando um pesquisador precisa migrar para São Paulo ou Rio de Janeiro em busca de tecnologia de ponta, dificilmente retorna, e a competitividade local míngua.

O paralelo traçado por Alonso aponta para o impacto do Centro de Excelência em Inteligência Artificial (CEIA) como evidência do que um investimento ancorado no interior pode gerar. “Avaliem a dimensão do impacto social que o CEIA tem pelo fato da gente ter o primeiro curso de IA do país aqui no Estado.” O CEHTES, nesse sentido, sonha em produzir o mesmo efeito multiplicador no campo da energia.

O que falta para a virada

Apesar do otimismo cauteloso, o coordenador não esconde as pedras no caminho. Os efluentes reais carregam uma variabilidade imensa, influenciada pela sazonalidade das chuvas, o que complica a padronização dos resultados.

As empresas, por sua vez, já possuem sistemas de tratamento de efluentes que cumprem as exigências legais, e convencê-las a instalar uma unidade experimental de alto custo exige um esforço argumentativo robusto. “Muitas vezes, é difícil convencer o pessoal de ‘olha, vamos fazer uma unidade experimental e sair tratando esse material para provar por A mais B que ele funciona’. Então isso não é tão simples”, admitiu.

Outro ponto de atenção é a toxicidade. Nem sempre, quebrar uma molécula significa reduzir o perigo; às vezes, fragmentos menores revelam-se mais agressivos. O aparato analítico adquirido com os financiamentos alemão e estadual servem exatamente para monitorar essa armadilha química e certificar que o que sai do reator é hidrogênio, CO e CO₂, e não subprodutos com toxicidade ampliada. “A gente tenta monitorar isso tudo com equipamentos analíticos”, assegurou.

Enquanto na Holanda já existe uma planta piloto sendo avaliada, o sonho goiano é mais modesto em custos, porém igualmente ambicioso em propósito. Alonso estima que um sistema para testes fora do laboratório demande algo em torno de R$ 4 milhões a R$ 5 milhões para operar com segurança.

Até lá, a equipe seguirá recorrendo a efluentes modelo (criados artificialmente para simular as condições reais) e, sempre que possível, ao material bruto cedido por empresas parceiras que abrem as portas para a ciência. “O gargalo é sempre o mesmo, é como escalar, como fazer isso ganhar escala”, sintetizou.

A pesquisa do CEHTES também se desdobra em frentes complementares. Um projeto selecionado pelo edital nº 25/2025 da FAPEG, no âmbito do Programa Goiás Mais Energia Rural, aplica a carbonização hidrotérmica para converter resíduos úmidos em hidrocarvão e bio-óleo. A planta-conceito será alimentada por energia solar off-grid e instalada em unidade móvel, permitindo operação diretamente nas áreas rurais.

“O projeto aposta no uso de fontes de energia renováveis e reforça o compromisso com a sustentabilidade e a economia circular, ao dar um novo destino a resíduos que normalmente seriam descartados”, declarou Alonso na ocasião, com previsão de conclusão até o final de 2027.

Questionado sobre a pressão internacional e os limites da cooperação científica, o professor afirmou que nunca houve qualquer tentativa de cerceamento por parte do governo alemão. “Nunca houve uma restrição ou da agência de fomento no sentido de enumerar o que é da agência e o que não é. É um acordo de cooperação, onde eles financiaram o laboratório, para que a gente conseguisse qualificar a pesquisa que já vinha sendo desenvolvida.”

Para Alonso, o verdadeiro obstáculo não está na geopolítica ou na espionagem industrial, mas na lentidão com que a decisão empresarial por inovação responde ao apelo das evidências científicas. “O recurso, muitas vezes existe, mas o acesso, ele não ocorre na velocidade ou no tempo que precisamos”, concluiu, deixando claro que, nos laboratórios da UFG, a chama da pesquisa segue acesa, aguardando que o mercado decida acendê-la também.

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