O hidrogênio é o elemento químico mais abundante no Universo, matéria-prima das estrelas e equivalente a 75% da massa que constitui o Cosmo.
Em nosso planeta, é o terceiro elemento mais abundante na superfície. No corpo humano, é o elemento mais abundante em número de átomos e o terceiro em massa.
Além de ser o combustível das estrelas, o hidrogênio é um vetor energético fundamental para um planeta mais sustentável.
Origem e uso do hidrogênio
Como ele não ocorre isoladamente na natureza, o método mais utilizado para sua obtenção é a eletrólise da água. Nesse processo, a água é decomposta, ou seja, o hidrogênio e o oxigênio que compõem as moléculas de água são separados por meio de eletricidade.
Ao ser isolado, o hidrogênio pode ser usado para armazenar e gerar energia por meio de células de combustível (em veículos de pequeno, médio e grande porte, como automóveis e caminhões); pode servir como insumo para produção siderúrgica, química, petroquímica, agrícola, alimentícia e de bebidas; e também como combustível para navios e aviões; para aquecimento de edificações etc.
Embora a eletrólise resulte em hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) puros, a procedência da eletricidade determina o impacto ambiental do processo. Ou seja, se o hidrogênio é obtido a partir de eletricidade produzida com emissão de CO2 na atmosfera – como a energia termelétrica –, ele contribui para o aumento da temperatura média global.
Atualmente, a maior parte do hidrogênio produzido e consumido no mundo é gerado partir de fontes fósseis de energia, como o gás natural em refinarias: este é o chamado hidrogênio cinza. Há também o hidrogênio azul, obtido também por fontes de energia fósseis, mas cujo carbono gerado no processo é capturado a fim de neutralizar as emissões. Além do hidrogênio cinza e azul, há também o denominado hidrogênio verde.
O que é Hidrogênio Verde?
Hidrogênio Verde é aquele produzido com eletricidade oriunda de fontes de energia limpas e renováveis, como as de matriz hidrelétrica, eólica, solar e provenientes de biomassa, biogás etc. Ou seja, ele é carbono zero: obtido sem emissão de CO2.
Sobre o Hidrogênio Verde e as Tecnologias PtX
Como as fontes de energia renováveis tais como solar, eólica e biomassa são geradoras de eletricidade, o hidrogênio pode assumir um papel integrador entre a geração de energia elétrica e outros usos e aplicações, como o energético e o químico. Este conceito é chamado Power-to-X (PtX).
As tecnologias PtX podem ser usadas para produzir hidrogênio para veículos movidos a célula a combustível, ou querosene para aeronaves com baixo impacto climático e ambiental, por exemplo. O termo “Power” refere-se ao excedente temporário de energia elétrica acima da demanda e o termo “X” significa a forma de energia ou o uso pretendido.
Por isso, o Hidrogênio Verde e suas tecnologias PtX são considerados fundamentais para a transição energética que está na agenda dos países comprometidos com o combate às mudanças climáticas – projeta-se que o Hidrogênio Verde substitua petróleo e gás natural, como principal recurso energético, até 2050.
Cenário atual
Neste momento, políticas globais estão sendo implementadas para diminuir os custos de produção, distribuição e aplicação do hidrogênio verde. A necessidade de cumprir as metas de descarbonização pode tornar os eletrolisadores aproximadamente 40% mais baratos até 2030.
- Em 2021, há mais de 200 projetos relacionados ao hidrogênio verde, em mais de 30 países.
- Em 2020, a maior parte dos projetos (85%) estavam na Europa, Ásia e Austrália.
- Em 2021, o Hydrogen Council (Conselho do Hidrogênio) é formado por 109 empresas globais, com capital somado de US$ 6,8 trilhões.
- Países como a Alemanha, Coreia do Sul, Japão, China, França, EUA e Reino Unido lideram o setor em termos de investimentos e inovação.
O Futuro é Verde
O hidrogênio é peça-chave para países comprometidos com acordos de combate às mudanças climáticas. Por meio do Pacto Ecológico Europeu (European Green Deal), o continente europeu se propõe a ser o primeiro com impacto neutro no clima, zerando as emissões de gases de efeito estufa até 2050.
Essa meta de descarbonização também é mundial, firmada no Acordo de Paris. Para limitar o aumento da temperatura média global em 2ºC comparada a níveis pré-industriais, como estabelece o acordo, a produção de hidrogênio verde deve corresponder a 18% da energia mundial em 2050.
Projeções
- Até 2030, a produção anual será de 90 GW no mundo.
- Até 2030, produção anual de energia a partir de eletrólise na Europa irá passar de 0,1 GW para 40 GW anuais.
- Até 2030, serão investidos € 430 bilhões em toda cadeia produtiva do hidrogênio verde na Europa.
- O investimento privado no setor aumentará em seis vezes até 2025, e 16 vezes até 2030.
Desafios do Hidrogênio Verde
Apesar do potencial do H2 Verde para substituir fontes de energia não-renováveis em curto, médio e longo prazo, há questões que ainda precisam ser superados para a aplicação da tecnologia do H2 Verde:
Preço
Quanto mais barata for a energia usada para gerar o hidrogênio verde, mais viável será expandir a cadeia produtiva. Investimentos em aumento de escala e de eficiência na produção de energias eólica e solar estão sendo direcionados para as regiões do planeta com maior potencial.
Nesse contexto, destacam-se China, Mongólia, Austrália, Marrocos e Chile. Neste último será construída uma planta comercial integrada para a produção em escala industrial de combustível de neutralidade climática (e-fuel), a partir da combinação de hidrogênio produzido a partir da energia eólica e CO2 capturado do ar. Denominado “Haru Oni”, o projeto terá investimentos do governo federal alemão na ordem de € 8,23 milhões e conta com vários parceiros internacionais.
Atualmente, o hidrogênio verde é de duas a três vezes mais caro do que o hidrogênio azul. Estima-se que os custos de produção do hidrogênio verde podem cair 62% até 2030, para algo próximo de um patamar entre US$ 1,4 e US$ 2,3 por quilo. Se isso ocorrer, a paridade entre o custo do hidrogênio verde e do hidrogênio cinza pode ocorrer entre 2028 e 2034 – com projeções abaixo de US$ 1 por quilo em 2040.
Distribuição e armazenamento
O hidrogênio verde é uma alternativa vantajosa e segura de armazenar quantidades excedentes de energias eólica e solar. Basta direcionar o que sobra para realizar eletrólise, gerar gás hidrogênio e armazená-lo. Cabe ressaltar que o hidrogênio também pode ser gerado por outros processos tais como a reforma e gaseificação da biomassa. Além de evitar o desperdício de energias limpas, essa conversão é uma maneira de manter a regularidade no fornecimento de dois tipos de energia, cuja capacidade produtiva oscila de acordo com mudanças no ambiente.
Há desafios em relação ao armazenamento do hidrogênio em tanques devido à sua alta volatilidade e inflamabilidade, mas há também opções mais seguras para mantê-lo guardado, como liquefazê-lo, diluí-lo em gás natural ou até agregá-lo à amônia – nesse caso, ele pode ser extraído da amônia no destino final.
Tubulações de gás natural já instaladas podem transmitir o hidrogênio diluído (20% de H2 e o restante de gás natural) por distâncias que podem superar 5 mil km. O potencial de transmissão energética nessas tubulações é dez vezes maior do que o de uma linha elétrica e a um oitavo do custo.
Transportes
O setor de transportes gera 24% das emissões globais de CO2 por causa da queima de combustíveis fósseis como a gasolina e o diesel. Deste montante, 3/4 são emitidos por carros, caminhões, ônibus e motocicletas. Por isso, mais de 20 países estão trabalhando para zerar as vendas de veículos poluentes até 2035.
A meta da indústria automobilística mundial é ter 4,5 milhões de veículos movidos a bateria limpa rodando até 2030 – China, Japão e Coreia do Sul à frente. Projeta-se, paralelamente, a construção de 10,5 mil postos de abastecimento de hidrogênio para essa nova frota.
No transporte naval, a amônia verde, sintetizada a partir do hidrogênio verde, pode impulsionar navios de carga, sendo o melhor custo-benefício para a descarbonização do tráfego de contêineres até 2030.
Para o setor de aviação, o desafio é desenvolver tecnologia capaz de impulsionar aeronaves de pequeno a grande porte com hidrogênio líquido. Outra opção é substituir querosene de aviação por combustíveis sintéticos, à base de hidrogênio verde, que emitem menos carbono.
Dados obtidos através do Portal hidrogênio verde. Aliança Brasil-Alemanha.
Fonte:
Felipe Garcia
sustentabilidades.com.br
