Brasil adalah produsen niobium terbesar di dunia dan memiliki sekitar 98 persen cadangan aktif di planet ini. Unsur kimia ini digunakan dalam paduan logam, khususnya baja berkekuatan tinggi, dan dalam rangkaian aplikasi teknologi tinggi yang hampir tak terbatas mulai dari telepon seluler hingga mesin pesawat terbang. Brazil mengekspor sebagian besar niobium yang dihasilkannya dalam bentuk komoditas seperti ferroniobium.

Zat lain yang juga dimiliki Brasil dalam jumlah banyak namun kurang dimanfaatkan adalah gliserol, produk sampingan dari saponifikasi minyak dan lemak dalam industri sabun dan deterjen, serta reaksi transesterifikasi dalam industri biodiesel. Dalam kasus ini situasinya bahkan lebih buruk lagi karena gliserol sering kali dibuang sebagai limbah, dan pembuangan yang tepat dalam jumlah besar merupakan hal yang rumit.

Sebuah penelitian yang dilakukan di Universitas Federal ABC (UFABC) di Negara Bagian São Paulo, Brasil, menggabungkan niobium dan gliserol dalam solusi teknologi yang menjanjikan untuk produksi sel bahan bakar. Sebuah artikel yang menjelaskan penelitian tersebut, berjudul “Niobium meningkatkan aktivitas Pd elektrokatalitik dalam sel bahan bakar gliserol langsung basa,” diterbitkan di ChemElectroChem dan ditampilkan di sampul jurnal.

“Prinsipnya sel akan bekerja seperti baterai berbahan bakar gliserol untuk mengisi ulang perangkat elektronik kecil seperti ponsel atau laptop. Dapat digunakan di area yang tidak terjangkau jaringan listrik. Nantinya teknologi tersebut dapat diadaptasi untuk menjalankan kendaraan listrik dan bahkan untuk memasok listrik ke rumah-rumah. Ada potensi penerapan yang tidak terbatas dalam jangka panjang,” kata ahli kimia Felipe de Moura Souza, penulis pertama artikel tersebut. Souza mendapat beasiswa doktor langsung dari São Paulo Research Foundation—FAPESP.

Di dalam sel, energi kimia hasil reaksi oksidasi gliserol di anoda dan reduksi oksigen udara di katoda diubah menjadi listrik sehingga hanya menyisakan gas karbon dan air sebagai residu. Reaksi lengkapnya adalah C3H8O3 (gliserol cair) + 7/2 O2 (gas oksigen) → 3 CO2 (gas karbon) + 4 H2O (air cair). Representasi skematis dari proses tersebut ditunjukkan di bawah ini.

“Niobium [Nb] berpartisipasi dalam proses ini sebagai ko-katalis, membantu aksi paladium [Pd] yang digunakan sebagai anoda sel bahan bakar. Penambahan niobium memungkinkan jumlah paladium dikurangi setengahnya, sehingga menurunkan biaya sel. Pada saat yang sama, ini secara signifikan meningkatkan kekuatan sel. Namun kontribusi utamanya adalah pengurangan keracunan elektrolitik paladium yang dihasilkan dari oksidasi zat antara yang teradsorpsi kuat dalam pengoperasian sel dalam jangka panjang, seperti karbon monoksida,” kata Mauro Coelho dos Santos, seorang profesor di UFABC. , pembimbing tesis untuk gelar doktor langsung Souza, dan peneliti utama penelitian ini.

Dari sudut pandang lingkungan, yang seharusnya menjadi kriteria penentu pilihan teknologi, sel bahan bakar gliserol dianggap sebagai solusi yang baik karena dapat menggantikan mesin pembakaran yang menggunakan bahan bakar fosil.