A Michelin, o CNRS, a Universidade Grenoble Alpes, o Grenoble INP-UGA e a Universidade Savoie Mont Blanc anunciaram, no passado dia 14 de março de 2025, um acordo de colaboração no qual, durante quatro anos, as equipas de investigação trabalharão no desenvolvimento de uma tecnologia de produção sustentável de hidrogénio a partir de água. Este laboratório comum é o terceiro LabCom que reúne a experiência da Michelin e do CNRS dedicado á implementação de tecnologias de produção de hidrogénio verde.
Atualmente, ainda não existe um método para produzir hidrogénio de forma massiva e sustentável. Para fazer frente a este grande desafio, as equipas de investigação do laboratório conjunto Alcal´Hylab juntaram-se para conceber uma nova geração de materiais capazes de impulsionar a produção de hidrogénio verde a partir da água, de forma descarbonizada e sustentável, e à escala industrial.
Hoje em dia, a maior parte do hidrogénio produzido no mundo é considerado hidrogénio “cinzento”, dado que provém de recursos fósseis, como o gás natural. Embora este tipo de hidrogénio seja menos oneroso de produzir, também é um dos menos ecológicos. Quando se combina com o hidrogénio “negro”, obtido através da gaseificação do carvão, a sua produção gera mais de 2% das emissões de dióxido de carbono (CO2) a nível mundial.
Ainda que existam alternativas menos contaminantes, como o denominado hidrogénio “azul”, fabricado a partir de energias fósseis, mediante a captura das emissões de CO₂ geradas, ainda não existe um método satisfatório para produzir hidrogénio de modo sustentável em quantidades industriais. Apesar da existência de diferentes métodos para produzir hidrogénio verde a partir de energia solar, eólica ou hidroelétrica, este representa, atualmente, menos de 5% da produção total a nível mundial.
A água: uma via prometedora para a produção de hidrogénio
Presentemente, já existem diversos métodos para produzir hidrogénio verde a partir da água. O primeiro é a eletrólise alcalina da água, conhecida como AWE, cuja descoberta remonta a mais de 200 anos. Este processo permite produzir hidrogénio fazendo circular una corrente elétrica através de uma solução de hidróxido de potássio e de uma água menos ácida que a água potável, utilizando catalisadores compostos por metais não nobres, como o níquel, o ferro ou o aço. Pese embora seja amplamente utilizada na indústria, esta tecnologia não permite obter hidrogénio ultrapuro a alta velocidade, e é difícil de combinar com energias renováveis.
Para superar estas limitações, nas últimas décadas, foi desenvolvido um novo tipo de eletrolisador de água, que funciona com uma membrana polimérica impermeável aos gases (hidrogénio e oxigénio): a tecnologia PEMWE5. Embora tal permita a produção de gás de alta pureza com um maior rendimento, esta tecnologia apresenta novas limitações, como a dependência de metais nobres e raros (platina, irídio ou titânio), e a geração de contaminantes relacionados com a membrana utilizada, como o flúor.
O desenvolvimento de materiais para eletrolisadores de nova geração
Com o apoio do polo de I+D da Michelin em Clermont-Ferrand, as equipas de investigação do Laboratório de Eletroquímica e Físicoquímica de Materiais e Interfaces (CNRS/Universidade Grenoble Alpes/Grenoble INP-UGA/Universidade Savoie Mont Blanc), sob a direção do investigador do CNRS, Frédéric Maillard, esperam desenvolver uma tecnologia de eletrólise da água que combine o melhor de ambos os mundos. O objetivo é poder beneficiar tanto das vantagens da tecnologia AWE (uso de metais não nobres abundantes na crosta terrestre), como da PEMWE (que utiliza uma membrana polimérica que permite alcançar elevadas velocidades de produção de hidrogénio, pressurizar os gases produzidos, uma alta pureza dos gases, e acoplar o eletrolisador com energias renováveis).
Esta nova tecnologia, denominada eletrolisador de água de membrana de intercambio aniónico (AEMWE), requererá o desenvolvimento de nano-catalisadores compostos por metais que abundam na crosta terrestre, como o níquel, assim como una membrana polimérica de intercambio aniónico que seja mais respeitadora do meio ambiente.
“A criação do AlcalHylab, o décimo laboratório de investigação conjunto entre a Michelin e o CNRS, é uma nova prova da confiança mútua entre as nossas duas instituições. Este trabalho, em que também participam os nossos parceiros académicos (a Universidade Grenoble Alpes, o Grenoble INP-UGA e a Universidade Savoie Mont Blanc), reforçará a nossa longa colaboração, e o nosso interesse comum, no domínio das tecnologias do hidrogénio”, afirma Jacques Maddaluno, diretor de Química do CNRS.
“O grupo Michelin há mais de 20 anos que se interessa pelo hidrogénio, reconhecendo o seu potencial para reduzir as emissões de CO2 e para a transição energética, tanto na mobilidade, como na descarbonização de inúmeros sectores industriais. A abertura deste novo laboratório conjunto com o CNRS, a Universidade Grenoble Alpes, o Grenoble INP-UGA, e a Universidade Savoie Mont Blanc, o terceiro especificamente dedicado à investigação na área do hidrogénio, reforçará a nossa experiência nos processos e materiais que permitiram a descarbonização da sua produção em grande escala no futuro”, explica Christophe Moriceau, diretor de investigação avançada do grupo Michelin.
“Esta colaboração ilustra a força do nosso ecossistema científico e económico, que mobiliza investigadores e indústrias para acelerar a inovação e a transferência de tecnologia. Juntos, reafirmamos o nosso compromisso com uma sociedade mais sustentável, e com uma indústria descarbonizada. Com mais de 80 laboratórios conjuntos em funcionamento, entre a Universidade Grenoble Alpes e parceiros industriais, e o primeiro lugar europeu em matéria de registo de patentes, a UGA é uma universidade pioneira em inovação, comprometida com as transformações digitais e ecológicas, assim como com a soberania europeia”, comenta Yassine Lakhnech, presidente da Universidade Grenoble Alpes.
“Enquanto histórico protagonista, fundado por, e para as, empresas, o Grenoble INP-UGA congratula-se com a criação deste laboratório comum, um forte símbolo da colaboração público-privada, e uma alavanca estratégica para a inovação. Comprometida com as grandes transições, em particular enquanto operador do Instituto Carnot Energies du Futur, a instituição desempenha um papel central neste projeto dedicado ao hidrogénio, em que 40% do pessoal público implicado provém das suas fileiras. Esta iniciativa reforça a colaboração de longa data entre o Grenoble INP-UGA e a Michelin, que combina formação, investigação e inovação para levar a cabo ambiciosos programas de grande impacto, tanto a nível local, como internacional”, sublinha Vivien Quéma, diretor-geral do Grenoble INP-UGA.
“Abordar os desafios da transição energética é um dos três pilares fundamentais que definem a investigação na Universidade de Saboya Mont Blanc (USMB). Por isso, juntamo-nos com entusiasmo a esta colaboração, que levou à criação do Alcal´HyLab. Esta iniciativa ilustra na perfeição a sinergia entre a investigação académica e a indústria ao serviço das nossas regiões. Juntamente com os nossos parceiros, apoiamos a atividade do Laboratório de Eletroquímica e Físicoquímica de Materiais e Interfaces (LEPMI), para o desenvolvimento de materiais de última geração destinados aos eletrolisadores AEMWE. Este projeto estratégico reforça o nosso compromisso com a inovação, para uma produção de hidrogénio mais sustentável e competitiva», acrescenta Philippe Briand, presidente da Universidade de Saboya Mont Blanc.
Uma colaboração múltipla para a inovação na produção de hidrogénio
O Alcal´Hylab é o terceiro laboratório que reúne as competências do CNRS e da Michelin dedicado ao desenvolvimento de tecnologias de produção de hidrogénio verde:
• LabCom HydrogenLab para o desenvolvimento de novos materiais para o núcleo da próxima geração da pilha de combustível, e o eletrolisador de água alcalina, em colaboração com a Escola Nacional Superior de Química de Montpellier e com a Universidade de Montpellier (Instituto Charles Gerhardt de Montpellier)
• LabCom SpinLab para a otimização de materiais nano-fibrosos através do processo de eletrofiação, em colaboração com a Universidade de Estrasburgo (Instituto de Química e Processos para a Energia, o Meio Ambiente e a Saúde)
