O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio e detém cerca de 98% das reservas ativas do planeta. Este elemento químico é usado em ligas metálicas, especialmente aço de alta resistência, e em uma gama quase ilimitada de aplicações de alta tecnologia, desde telefones celulares até motores de aeronaves. O Brasil exporta a maior parte do nióbio que produz na forma de commodities como o ferronióbio.

Outra substância que o Brasil também possui em grandes quantidades, mas subutilizada, é o glicerol, subproduto da saponificação de óleos e gorduras na indústria de sabões e detergentes, e de reações de transesterificação na indústria de biodiesel. Neste caso a situação é ainda pior porque o glicerol é frequentemente descartado como resíduo e o descarte adequado de grandes volumes é complexo.

Um estudo realizado na Universidade Federal do ABC (UFABC), no estado de São Paulo, Brasil, combinou nióbio e glicerol em uma solução tecnológica promissora para a produção de células a combustível. Um artigo que descreve o estudo, intitulado “Nióbio aumenta a atividade eletrocatalítica do Pd em células de combustível alcalinas de glicerol direto”, foi publicado na ChemElectroChem e apresentado na capa da revista.

“Em princípio, a célula funcionará como uma bateria movida a glicerol para recarregar pequenos dispositivos eletrônicos, como celulares ou laptops. Pode ser utilizado em áreas não cobertas pela rede elétrica. Mais tarde, a tecnologia poderá ser adaptada para fazer funcionar veículos eléctricos e até para fornecer energia às residências. As aplicações potenciais são ilimitadas no longo prazo”, disse o químico Felipe de Moura Souza, primeiro autor do artigo. Souza tem bolsa de doutorado direto da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP.

Na célula, a energia química da reação de oxidação do glicerol no ânodo e da redução do oxigênio do ar no cátodo é convertida em eletricidade, deixando apenas gás carbônico e água como resíduos. A reação completa é C3H8O3 (glicerol líquido) + 7/2 O2 (gás oxigênio) → 3 CO2 (gás carbono) + 4 H2O (água líquida). Uma representação esquemática do processo é mostrada abaixo.

“O nióbio [Nb] participa do processo como cocatalisador, auxiliando a ação do paládio [Pd] utilizado como ânodo da célula a combustível. A adição de nióbio permite reduzir pela metade a quantidade de paládio, diminuindo o custo da célula. Ao mesmo tempo, aumenta significativamente a potência da célula. Mas sua principal contribuição é a redução do envenenamento eletrolítico do paládio que resulta da oxidação de intermediários fortemente adsorvidos no funcionamento prolongado da célula, como o monóxido de carbono”, disse Mauro Coelho dos Santos, professor da UFABC. , orientador de tese de doutorado direto de Souza e pesquisador principal do estudo.

Do ponto de vista ambiental, que mais do que nunca deve ser um critério decisivo para as escolhas tecnológicas, a célula a combustível de glicerol é considerada uma solução virtuosa porque pode substituir os motores de combustão movidos a combustíveis fósseis.