Hidrogênio verde: O que é? Qual sua importância?

Hidrogênio verde: uma alternativa que reduz emissões e cuida do nosso planeta, lembrando que tecnologia de hidrogênio refere-se ao uso do hidrogênio como fonte de energia ou como elemento fundamental em processos industriais.

A meta de descarbonizar o planeta até 2050 é um objetivo global compartilhado por países de todo o mundo. Para alcançar esse objetivo ambicioso, é fundamental descarbonizar a produção de elementos-chave, como o hidrogênio, criando assim o chamado ‘hidrogênio verde’. Atualmente, o hidrogênio é responsável por mais de 2% do total das emissões globais de CO₂. Portanto, é crucial compreender como esse processo de descarbonização é alcançado e avaliar o impacto que terá nas próximas décadas.

Nos dias atuais, o nosso estilo de vida requer uma quantidade crescente de watts para funcionar adequadamente. Entretanto, a recente crise energética global causada pela guerra na Ucrânia, e a consequente escassez de combustíveis fósseis, geraram impactos significativos. A escassez de combustíveis fósseis resultou em um aumento sem precedentes nos preços do gás natural e do carvão, forçando a Europa a aumentar suas importações de gás natural liquefeito, o que agravou ainda mais a preocupante questão das mudanças climáticas.

Por outro lado, a visão de um mundo descarbonizado até 2050 sugere um cenário radicalmente distinto. Dessa maneira, este novo mundo será caracterizado por sua acessibilidade, eficiência e sustentabilidade aprimoradas, impulsionado por fontes de energia limpa, como o hidrogênio verde. Assim, este é o caminho que visa a mitigar as mudanças climáticas e promover um futuro mais promissor e equilibrado para as próximas gerações.

Existem várias aplicações da tecnologia de hidrogênio, sendo as mais comuns:

1. Células de combustível: as células de combustível convertem hidrogênio e oxigênio em eletricidade e calor, sem a necessidade de combustão. Sendo utilizadas em veículos de emissão zero, como carros e ônibus movidos a hidrogênio, além de fornecerem energia para residências e empresas.
2. Armazenamento de energia: o hidrogênio pode ser usado para armazenar energia em grande escala. O excesso de energia elétrica gerada por fontes renováveis, como a energia solar e eólica, podem ser utilizadas para produzir hidrogênio através da eletrólise da água. Esse hidrogênio é mais fácil de armazenar e posteriormente usado para gerar eletricidade quando necessário.
3. Indústria: o hidrogênio usado em diversos processos industriais, como a produção de amônia, refinarias de petróleo, produção de metanol e hidrogenação de óleos vegetais. Utiliza-se como um gás redutor em processos siderúrgicos.
4. Transporte: além dos veículos movidos a células de combustível, o hidrogênio também pode ser usado como combustível em motores de combustão interna, semelhantes aos motores a gasolina. No entanto, essa aplicação tem os desafios associados ao armazenamento e à distribuição segura do hidrogênio.

O que é o hidrogênio verde e como ele é obtido?

Essa tecnologia está fundamentada na geração de hidrogênio, um combustível versátil, leve e altamente reativo, por meio de um processo químico chamado eletrólise. Nesse método, utiliza-se uma corrente elétrica para separar o hidrogênio do oxigênio presente na água. Quando essa eletricidade é proveniente de fontes renováveis, produzimos energia sem emissões de dióxido de carbono na atmosfera.

Conforme apontado pela AIE, essa forma de obtenção de hidrogênio verde evitará a emissão de 830 milhões de toneladas de CO₂, pois, liberam-se anualmente, a partir de combustíveis fósseis uma grande quantidade de gás. Além disso, a substituição de todo o hidrogênio cinza no mundo exigiria a geração de 3.000 TWh/ano de novas energias renováveis, o que equivale à demanda atual da Europa.

Contudo, surgem algumas indagações quanto à viabilidade do hidrogênio verde devido ao seu custo de produção elevado. Tais questionamentos são compreensíveis, mas tendem a se dissipar à medida que o processo de descarbonização do planeta avança e, consequentemente, a geração de energia renovável se torna mais acessível.

Processos eletrolíticos

A água pode ser separada em oxigênio e hidrogênio através de um processo chamado eletrólise. Desse modo, os processos eletrolíticos ocorrem em um eletrolisador, que funciona como uma célula de combustível ao contrário – em vez de usar a energia de uma molécula de hidrogênio, como faz uma célula de combustível, um eletrolisador cria hidrogênio a partir de moléculas de água.

A eletrólise é uma opção promissora para a produção de hidrogênio livre de carbono a partir de recursos renováveis e nucleares. Assim a eletrólise é o processo de usar eletricidade para dividir a água em hidrogênio e oxigênio. Essa reação ocorre em uma unidade chamada eletrolisador.

Os eletrolisadores variam em tamanho, desde pequenos equipamentos do tamanho de um eletrodoméstico adequados para a produção distribuída de hidrogênio em pequena escala até instalações de produção central em grande escala. Portanto esses últimos ligam-se diretamente a fontes renováveis ou outras formas de produção não emissoras de gases de efeito estufa. produção de eletricidade.

Hidrogênio como combustível

O hidrogênio, vem sendo considerado um combustível limpo que, consumido em uma célula a combustível, produz apenas água. Da mesma forma, o hidrogênio produzido a partir de uma variedade de recursos domésticos, como gás natural, energia nuclear, biomassa e energia renovável, como solar e eólica. Além disso, essas qualidades o tornam uma opção atraente de combustível para aplicações de transporte e geração de eletricidade. Dessa maneira, usado em carros, em casas, para energia portátil e em muitas outras aplicações.

Ao passo que o hidrogênio também se comporta como um transportador de energia e usado para armazenar, mover e fornecer energia produzida de outras fontes. Os métodos mais comuns para a produção do hidrogênio incluem a reforma do gás natural (um processo térmico) e a eletrólise. Outros métodos incluem processos movidos a energia solar e biológicos.

Hidrogênio como energia limpa

O hidrogênio é o elemento químico mais abundante na natureza. Segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), a demanda global por hidrogênio, usado como combustível, triplicou desde 1975, atingindo 70 milhões de toneladas por ano em 2018. Além disso, o hidrogênio verde é uma fonte de energia limpa que emite apenas vapor de água e não deixa resíduos no ar, o que o diferencia significativamente do carvão e do petróleo.

O hidrogênio tem uma relação de longa data com diversas indústrias. Desde o início do século XIX, utiliza-se esse gáspara abastecer carros, dirigíveis e até naves espaciais. A necessidade premente de descarbonizar a economia global coloca o hidrogênio em destaque. Adicionalmente, se os custos de produção do hidrogênio caírem 50% até 2030, conforme previsto pelo Conselho Mundial do Hidrogênio, estaremos, sem dúvida, caminhando em direção a um dos principais combustíveis do futuro.

Vantagens e desvantagens do hidrogênio verde

Esta fonte de energia possui tanto vantagens quanto desafios que merecem atenção. Vamos analisar alguns dos principais benefícios:

Sustentabilidade em 100%: O hidrogênio verde não emite gases poluentes nem durante a produção, nem durante a combustão, tornando-se uma opção ambientalmente responsável.

Armazenamento Eficiente: O hidrogênio é facilmente armazenado, o que permite seu uso posterior para diversos fins, em momentos diferentes da produção.

Versatilidade: Converte-se o hidrogênio verde em eletricidade ou gás sintético, atendendo a necessidades comerciais, industriais e de mobilidade.

No entanto, é importante considerar alguns aspectos negativos:

Custos Elevados: A produção de hidrogênio verde, que depende de fontes renováveis mais dispendiosas, pode aumentar os custos de obtenção.

Alto Consumo de Energia: A produção de hidrogênio, em geral, e do hidrogênio verde, em particular, consome mais energia do que outras fontes de combustível.

Questões de Segurança: O hidrogênio é altamente inflamável e volátil, demandando medidas abrangentes de segurança para evitar vazamentos e explosões.

Dessa forma, embora o hidrogênio verde seja uma alternativa promissora, sua implementação requer cuidados e investimentos para superar seus desafios.

Impacto do Hidrogênio Verde

Primeiramente, o uso do hidrogênio como fonte de combustível já é uma realidade em diversos países, incluindo Estados Unidos, Rússia, China, França e Alemanha. Alguns, como o Japão, estão indo ainda mais longe, buscando se tornar uma economia movida a hidrogênio. Assim, vamos analisar qual será o impacto dessa tecnologia no futuro:

• Geração de Eletricidade e Água Potável Esses dois elementos são produzidos através da reação entre o hidrogênio e o oxigênio em uma célula de combustível. Esse processo se mostrou extremamente útil, inclusive em missões espaciais, fornecendo água e eletricidade de maneira sustentável às tripulações.
• Armazenamento de Energia Os tanques de hidrogênio comprimido têm a capacidade de armazenar energia por longos períodos e são mais práticos de manusear do que as baterias de íons de lítio, devido ao seu menor peso.
• Transporte e Mobilidade A versatilidade do hidrogênio permite a sua aplicação em setores de alto consumo energético difíceis de descarbonizar, como o transporte de cargas pesadas, a aviação e o transporte marítimo. Já existem diversos projetos em andamento nessa área, como o Hycarus e o Cryoplane, promovidos pela União Europeia (UE), que buscam a introdução do hidrogênio em aeronaves comerciais.

Assim, o hidrogênio verde tem o potencial de transformar a forma como geramos eletricidade, armazenamos energia e nos movemos, contribuindo para um futuro mais sustentável e com menor impacto ambiental.

Referências:

• https://www.iberdrola.com/sustainability/green-hydrogen
• https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/hydrogen-technology
• https://www.iberdrola.com/about-us/decarbonized-economy-principles-regulatory-actions
• https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen
• https://www.iberdrola.com/sustainability/against-climate-change
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780323851763000093
• https://www.energy.gov/eere/fuelcells/fuel-cell-basics
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128204924000051

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