Hidrogênio verde: saiba tudo sobre esse combustível
Hidrogênio verde é um combustível produzido com a eletricidade gerada a partir de fontes de energia limpas e renováveis. Alguns exemplos desses tipos de energia são as de matriz elétrica, eólica, solar, de biomassa, biogás, entre outras.
Além de ser um combustível carbono zero, que não emite CO2, pode ser usado no abastecimento de veículos em geral, como automóveis, caminhões, aeronaves, navios, entre outros, e também pode ser usado como fonte de matéria-prima da indústria para a fabricação de fertilizantes.
Nesse sentido, o hidrogênio verde é considerado fundamental para a transição energética que está no radar de países comprometidos com o combate às mudanças climáticas. O Brasil é um exemplo, visto que em 2020 o Ministério de Minas e Energia lançou o Plano Nacional de Energia, um documento que orienta o país para atuar de forma sustentável no crescimento do consumo de energia.
O que é hidrogênio verde?
O hidrogênio verde é um combustível considerado como uma alternativa para o futuro. Ele, que é um dos tipos de energia limpa, é produzido a partir da reforma do etanol, do gás de biomassa ou a partir da eletrólise da água.
Usado como combustível de transporte, o hidrogênio verde também é matéria-prima em diferentes áreas da indústria, como o agronegócio, que utiliza na produção de fertilizantes.
A partir das fontes de energia renováveis, geradoras de eletricidade, o hidrogênio age como um integrador, que incorpora a geração de energia elétrica e outras formas de uso ou aplicações, como o modelo energético e o modelo químico.
Dessa conexão, surge o conceito de “Power-to-x” (PtX ou P2X), que explica o processo de implantação de fontes renováveis em todos os setores da economia global. Isso é possível por meio da transformação da energia elétrica em outras formas de energia.
As tecnologias PtX podem ser usadas de diversas formas, como na produção de hidrogênio para veículos por célula de combustível ou na produção de querosene para aeronaves com baixo impacto ambiental.
O hidrogênio verde e as tecnologias PtX se tornaram fundamentais para processos de transição energética, que países comprometidos em cuidar do meio ambiente e o controle das mudanças climáticas já adotaram em suas agendas sustentáveis.
A expectativa dos especialistas é que o hidrogênio vai substituir o petróleo e o gás natural, tornando-se o principal recurso de energia até 2050.
Qual a importância desse combustível?
O modelo de vida atual indica que a cada ano será necessário utilizar mais energia elétrica para que os seres humanos mantenham suas rotinas diárias. Seja em casa, utilizando equipamentos elétricos e eletrônicos que exigem carregamento, ou no campo industrial. Nesse caso, o consumo de energia é consideravelmente superior.
O maquinário da indústria, de forma geral, utiliza fonte de energia elétrica não renovável para operar e, em diversas empresas, a operação exige que o maquinário permaneça conectado à eletricidade de forma ininterrupta.
De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (AIE), publicados em 2019, a estimativa de aumento da demanda global por energia é de 25% a 30% até 2040. Esse número, em uma economia que ainda depende do carvão e do petróleo, quer dizer um aumento do CO2 e, consequentemente, um impacto maior no meio ambiente, estímulo para as mudanças climáticas.
Com o uso do hidrogênio verde, a AIE estima que seria possível poupar 830 milhões de toneladas de CO2 por ano, gerados a partir do gás produzido por combustíveis fósseis. A agência também estima que ao substituir todo o H2 usado no mundo, poderíamos gerar 3 mil TWh renováveis ao ano. Uma média próxima da demanda elétrica atual da Europa.
Essa fonte de energia limpa só emite vapor de água e não deixa resíduos no ar, como acontece com outros combustíveis, como carvão e petróleo.
Vantagens do hidrogênio verde
Uma das principais vantagens do hidrogênio verde é a possibilidade de extraí-lo a partir da quebra de moléculas que contenham H2 na composição, como a água. Existem pesquisas em desenvolvimento para viabilizar o uso do hidrogênio verde até em ambientes domésticos, usando eletrolisadores pequenos, desenvolvidos com impressão 3D.
No ambiente doméstico, placas solares de hidrogênio seriam usadas para converter a água durante o dia e, por meio das células de combustível, o hidrogênio seria usado como fonte de energia durante a noite.
Hidrogênio na geração de renda e emprego
Além de ser uma solução sustentável, o hidrogênio verde é uma possibilidade de geração de emprego e renda para as usinas. No Brasil, cidades no Ceará e no interior de São Paulo, por exemplo, têm alto potencial para se tornarem pólos de produção de hidrogênio.
Substituto de energias renováveis
O hidrogênio pode ser usado em setores da indústria para substituir outras energias renováveis que não são capazes de resolver a necessidade da redução da emissão de gases. Um dos motivos é que o hidrogênio não é intermitente ou dependente do clima, como a energia eólica, solar e hídrica. A produção do hidrogênio ainda pode usar o que exceder da geração dessas fontes, que hoje em dia é descartado. Dessa forma, o hidrogênio verde é capaz de cobrir lacunas que outras fontes energéticas não são.
Armazenamento e transferência de energia
Por ser um vetor energético e não uma fonte de energia em si, o hidrogênio pode ser armazenado para transferir energia. Assim, todo hidrogênio gerado em forma de gás pode ser armazenado em tanques. Esse gás pode ser colocado em células de hidrogênio e a partir de um processo químico, que libera a energia acumulada na eletrólise, gerar um subproduto de vapor d’água.
A célula de hidrogênio gera a energia elétrica capaz de movimentar um motor de um grande veículo, eliminando a necessidade de utilizar uma grande quantidade de baterias elétricas, que são movidas a combustíveis fósseis.
Múltiplas formas de utilizar
Além de ser sustentável e armazenável, o hidrogênio verde pode ser transformado em eletricidade, combustível sintético e ser usado para fins comerciais, industriais ou para fins de mobilidade.
Com a expansão do hidrogênio verde, é possível direcionar a indústria e a vida da sociedade por outros caminhos, como na produção do aço sustentável, substituindo o gás de cozinha, o combustível para abastecer todos os tipos de veículos e muito mais.
E as desvantagens?
Embora apresente diversas vantagens e aplicações, alguns obstáculos impedem o recurso de expandir e ser amplamente produzido e utilizado. Ainda faltam tecnologias capazes de fazer com que o hidrogênio gere energia elétrica para os consumidores, por exemplo. Isso porque as células de hidrogênio não têm o tamanho que precisam para essa geração.
Outro desafio está relacionado com o transporte e o armazenamento do gás, pois a falha nesses processos pode atrasar a adoção do combustível. Por outro lado, já existem iniciativas estudando formas de transportar o hidrogênio nos mesmos gasodutos onde o gás natural é transportado.
Um dos fatores que impedia a adoção do hidrogênio no passado era a má reputação do combustível. Quando o armazenamento no transporte era feito de forma errada, os veículos pegavam fogo. Hoje, no entanto, os especialistas afirmam que o combustível é semelhante ao gás natural, embora seja inflamável, o transporte adequado não oferece riscos.
O custo de produção do hidrogênio também é maior, pois a eletrólise é uma fonte renovável mais cara de ser gerada. Assim como o gasto com energia, pois a produção do hidrogênio exige que mais energia seja empregada do que na produção de outros combustíveis.
A segurança no uso desse combustível deve ser maior, pois o hidrogênio é um elemento volátil e altamente inflamável, que exige requisitos maiores que evitem fugas e explosões.
Hidrogênio verde como energia limpa
A sustentabilidade e as mudanças climáticas são temas que estão em debate no mundo inteiro. O objetivo dos países desenvolvidos é a descarbonização do planeta até o ano de 2050. Nesse sentido, o hidrogênio verde é uma solução totalmente alinhada com esse objetivo, sendo uma alternativa para obtenção de energia renovável.
França, Alemanha, Japão e Estados Unidos, são alguns dos países que utilizam o hidrogênio verde como energia limpa, pois ajuda a reduzir o índice de emissão de gás carbônico na atmosfera. Como já foi mostrado nesse artigo, o hidrogênio verde é uma fonte de energia que não emite gases poluentes e não deixa resíduos negativos no ar.
Desenvolvimento do hidrogênio verde no Brasil
Preocupado com essas questões, o Ministério de Minas e Energia lançou em dezembro de 2020, o Plano Nacional Energia 2050. Neste documento, foi construído um planejamento para o país atuar diante do desafio do crescimento expressivo do consumo de energia.
A expectativa para os próximos anos é um aumento de 2,15 vezes pela demanda energética e 3,3 vezes pela demanda por energia elétrica. O objetivo do Plano Nacional de Energia 2050 é:
- Manter o setor energético brasileiro renovável
- Desenvolver soluções de baixo carbono para a transição energética
- Limitar as emissões do parque termelétrico a carvão ao nível atual
- Promover a recuperação energética de resíduos sólidos urbanos (RSU) e da agropecuária; aproveitar os recursos do petróleo, ampliando a exportação
- Promover a eletrificação no setor de transportes
- Fortalecer a bioenergia e a biotecnologia
- Investir em novas usinas nucleares
- Garantir condições para a integração das fontes eólica e solar fotovoltaica no sistema elétrico; desenvolver o mercado de gás natural
- Manter o aproveitamento dos recursos hidrelétricos, incluindo PCHs
- Investir em eficiência energética
- Expandir e modernizar os ativos de transmissão
- Substituir a geração a diesel nos sistemas isolados e modernizar o parque hidrelétrico existente
O Brasil faz parte da lista de países líderes na possibilidade de geração de hidrogênio verde, devido ao seu potencial em produzir esse combustível a partir de suas fontes de energia renovável e agrícola. Iniciativas nesse sentido já são encontradas no país.
O Espírito Santo e a Bahia são alguns dos estados cotados para abrigar parques industriais de produção do combustível. No território baiano, está prevista a implementação da primeira fábrica brasileira de hidrogênio verde, um investimento de uma das maiores indústrias químicas da América Latina e líder em segmentos como fertilizantes e amônia, a Unigel.
A empresa pretende investir US$ 120 milhões (cerca de R$ 650 milhões) na construção da fábrica, que deve começar a operar no final de 2023.
A adoção de tecnologias de teste serão determinantes nesse primeiro momento, em que a produção ainda está em desenvolvimento inicial. A simulação computacional é um recurso fundamental para as empresas que estão começando a operar em um novo mercado ou território.
