Síntese de Catalisador Metálico Suportado em Borra de Café para Geração de Hidrogênio por Hidrólise de Borohidreto de Sódio em Sistema Alimentado por Energia Solar

Abstract

O duplo pano de fundo da demanda crescente por energia e as mudanças climáticas tem levantado intensas preocupações com relação à utilização de energias fósseis. Alternativas energéticas vêm sendo estudadas e testadas no mundo. Organizado em capítulos, o presente trabalho reporta e explora as potencialidades da biomassa da borra de café (SCG) para a produção de hidrogênio considerado um vetor energético potencial para a descarbonização. O capítulo inicial apresenta o conteúdo geral abordado em todo o trabalho, incluindo os objetivos gerais e específicos do estudo investigativo do uso de SCG para suporte a catalisador metálico aplicado a reação de geração de H2. A análise bibliométrica reportada no segundo capítulo mapeou os principais avanços dos últimos 10 anos no uso do SCG para produção de bioenergias e conversão de bioprodutos de alto valor agregado. Sob a óptica de biorrefinarias de SCG, o mapeamento bibliométrico direcionou para biochar, biogás e biohidrogênio, extração de bioativos, materiais geopoliméricos para construção civil e materiais carbonáceos para suportes de catalisadores, em alternativas aos materiais derivados do petróleo. O estudo experimental no terceiro capítulo, relatou a utilização de SCG desengordurada como suporte para um catalisador à base de níquel, aplicado na hidrólise do borohidreto de sódio (NaBH4). A reação foi otimizada por meio do método Taguchi, obtendo-se, nas melhores condições experimentais, de 45 minutos, utilizando 30 mg de biocatalisador, solução de NaBH4 a 5% (m/v) e temperatura de 60 °C, com uma taxa máxima de geração H2 de 710 mL H2 min−1 g−1, com energia de ativação calculada em 30,15 kJ mol−1. Tanto a síntese do catalisador quanto sua aplicação ocorreram com eletricidade gerada por uma miniusina solar, evidenciando o uso integral de energia limpa no processo. Por fim, o quarto capítulo apresenta as conclusões do estudo, que reforçam o elevado potencial de valorização da SCG como resíduo lignocelulósico abundante e subutilizado. Embora haja avanços significativos no campo da recuperação energética via biorrefinarias, sua aplicação em escala industrial ainda é incipiente. Assim, ampliar o aproveitamento da SCG pode representar um importante passo em direção à bioeconomia circular, à redução do desperdício e à promoção de soluções energéticas mais sustentáveis.