HIDROGÊNIO VERDE

O hidrogênio verde: uma alternativa para reduzir as emissões e cuidar do nosso planeta

#sustentabilidade ambiental #P+D+I #mudanças climáticas

A descarbonização do planeta é um dos objetivos estipulados por países de todo o mundo até 2050. Nesse sentido, a descarbonização de um elemento como o hidrogênio — responsável atualmente por mais de 2 % das emissões totais de CO2 no mundo —, que resulta no hidrogênio verde, se revela como um dos pontos-chave. A seguir, saiba como ele é obtido e seu impacto nas próximas décadas.

A nossa forma de vida precisa de cada vez mais watts para funcionar. As últimas estimativas da Agência Internacional da Energia (AIE), publicadas no final de 2019, vaticinam um aumento da demanda global de energia entre 25 e 30 % até 2040 o que, em uma economia dependente do carvão e do petróleo, significaria mais CO2 e o agravamento das mudanças climáticas. Porém, a descarbonização do planeta nos propõe um mundo diferente até 2050: mais acessível, eficiente e sustentável e movido por energias limpas como o hidrogênio verde.

O QUE É O HIDROGÊNIO VERDE E COMO ELE É OBTIDO

Esta tecnologia está baseada na geração de hidrogênio — um combustível universal, leve e muito reativo — por meio de um processo químico conhecido como eletrólise. Este método utiliza a corrente elétrica para separar o hidrogênio do oxigênio que existe na água. Por esta razão, se essa eletricidade for obtida de fontes renováveis, então produziremos energia sem emitir dióxido de carbono na atmosfera.

Esta maneira de conseguir hidrogênio verde, tal como indica a AIE, pouparia os 830 milhões de toneladas anuais de CO2 que se originam quando este gás é produzido por combustíveis fósseis. Da mesma forma, substituir todo o H2 cinza mundial significaria 3.000 TWh renováveis adicionais por ano — similar à demanda elétrica atual na Europa —. Contudo, há algumas interrogações sobre a viabilidade do hidrogênio verde pelo seu alto custo de produção. São dúvidas razoáveis que irão desaparecendo conforme a descarbonização do planeta avance e, como consequência, se torne mais barata a geração de energia renovável.

Iberdrola.
COMOÉOBTIDO
OHIDROGÊNIOVERDE?
A obtenção do hidrogênio verde por eletrólise a partir de fontes renováveis consiste na decomposição das moléculas de água (H2O) em oxigênio (O2) e hidrogênio (H2).
1. A água utilizada para a eletrólise
deve conter sais e minerais para
conduzir a eletricidade.
2. Dois eletrodos submersos na água e conectados a uma fonte de energia aplicam
uma corrente contínua.
3. A dissociação do hidrogênio e o oxigênio acontece quando os eletrodos atraem para
si os íons de carga oposta.
4. Durante a eletrólise ocorre uma
reação oxidação-redução pelo
efeito da eletricidade.
ENERGIASRENOVÁVEIS
MEMBRANA
HIDROGÉNIO
OXIGÉNIO
REAÇÃO CATÓDICA
4H++4e- ➔ 2H2
REAÇÃO ANÓDICA
2H2O ➔ O2+4H++4e-
Fonte: Departamento de Energia dos EUA e Wood Mackenzie.

 

 VER INFOGRÁFICO: Como é obtido o hidrogênio verde? [PDF]

O HIDROGÊNIO COMO ENERGIA LIMPA

O hidrogênio é o elemento químico que mais existe na natureza. Tal como indica a AIE, sua demanda global como combustível triplicou desde 1975, até chegar a 70 milhões de toneladas anuais em 2018. Além disso, é uma fonte de energia limpa que só emite vapor de água e não deixa resíduos no ar, ao contrário do carvão e do petróleo.

A relação do hidrogênio com a indústria já vem de longe. Este gás foi usado como combustível desde o começo do século XIX em carros, dirigíveis e naves espaciais. A descarbonização da economia mundial — um processo inadiável — lhe dará mais destaque e, se sua produção reduzir seu preço em 50 % até 2030 (tal como prevê o Conselho Mundial do Hidrogênio), estaremos sem dúvida diante de um dos combustíveis do futuro.

A Iberdrola colocou em funcionamento a maior usina de hidrogênio verde para uso industrial da Europa. A usina de Puertollano (Ciudad Real) será composta por um parque solar fotovoltaico de 100 MW, um sistema de baterias de íon-lítio com uma capacidade de armazenamento de 20 MWh e um dos maiores sistemas de produção de hidrogênio através de eletrólise do mundo (20 MW). Tudo a partir de fontes 100 % renováveis.

A construção desse complexo representa o início de um plano integral através do qual a Iberdrola, em parceria com a Fertiberia, projeta o desenvolvimento de 800 MW de hidrogênio verde com um investimento de 1,8 bilhão de euros até 2027, que produzirão 15.000 toneladas de hidrogênio verde.

A iniciativa de inovação, caso venha a se concretizar, situaria a Espanha na vanguarda do hidrogênio verde na Europa e a converteria em uma referência tecnológica na produção e aproveitamento desse recurso, especialmente no campo da eletrólise.

Em 2021 já haverá vários megawatts instalados na Espanha, que serão completados com mais iniciativas em outros países. Ao mesmo tempo, a companhia liderará o desenvolvimento de uma cadeia de valor para respaldar a implantação de novos fabricantes de eletrolisadores e promover parcerias com outros grupos industriais.

Nesse sentido, a Iberdrola assinou um acordo com a empresa norueguesa Nel, a maior fabricante de eletrolisadores do mundo, para desenvolver eletrolisadores de grande tamanho e promover a criação de uma cadeia de fornecedores dessa tecnologia na Espanha. Para concretizar o projeto, a energética constituiu, junto à empresa Ingeteam, localizada no País Basco, a companhia Iberlyzer, que se converterá na primeira fabricante de eletrolisadores em larga escala da Espanha.

A Iberlyzer dará início às suas operações em 2021 e fornecerá 200 MW de eletrolisadores em 2023. Essa produção — que representa mais de 50 % dos objetivos da capacidade instalada de eletrolisadores na Espanha na referida data — se destinará ao segundo projeto da parceria entre a Iberdrola e a Fertiberia, que produzirá hidrogênio verde para a usina de Palos de la Frontera (Huelva). O projeto industrial dessa companhia exigirá um investimento de cerca de 100 milhões de euros e criará 150 vagas de emprego qualificado e direto.

 

Planta de Hidrogênio Verde
de Puertollano

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO HIDROGÊNIO VERDE

Esta fonte de energia tem pontos a favor e contra que devemos saber. Revisaremos alguns de seus aspectos positivos mais relevantes:

  • 100 % sustentável: o hidrogênio verde não emite gases poluentes nem durante a combustão nem durante o processo de produção.
  • Armazenável: o hidrogênio é fácil de armazenar, o que permite sua utilização posterior em outros usos e em momentos diferentes ao de sua produção.
  • Versátil: o hidrogênio verde pode ser transformado em eletricidade ou combustíveis sintéticos e ser utilizado com finalidades domésticas, comerciais, industriais ou de mobilidade.
  • Transportável: esta energia pode ser misturada com o gás natural em até 20 % e viajar pelos mesmos canais e infraestruturas do gás; o aumento desta porcentagem exigiria modificar diferentes elementos das redes existentes de gás para torná-las compatíveis.

Apesar de tudo, o hidrogênio verde também tem aspectos negativos que convém ressaltar:

  • Custo mais alto: a energia procedente de fontes renováveis, fundamentais para gerar hidrogênio verde através da eletrólise, é mais cara de gerar, o que, por sua vez, torna mais cara a obtenção do hidrogênio.
  • Maior gasto de energia: a produção do hidrogênio em geral e do verde em particular requer mais energia que outros combustíveis.
  • Atenção com a segurança: o hidrogênio é um elemento muito volátil e inflamável, exigindo requisitos de segurança elevados para evitar fugas e explosões.

IMPACTO DO HIDROGÊNIO VERDE

O hidrogênio como combustível é uma realidade em países como Estados Unidos, Rússia, China, França ou Alemanha. Outros como o Japão inclusive vão mais além, pretendendo ser uma economia de hidrogênio. A seguir, explicamos qual será seu impacto no futuro:

 Gerador de eletricidade e água potável

A obtenção destes dois elementos é possível com a reação do hidrogênio e oxigênio em uma pilha de combustível. Este processo tem sido muito útil em missões espaciais, por exemplo, ao fornecer às tripulações água e eletricidade de forma sustentável.

 Armazenamento de energia

Os tanques de hidrogênio comprimido são capazes de armazenar energia durante longos períodos de tempo e, além disso, são mais simples de manejar que as baterias de íons de lítio porque são mais leves.

 Transporte e mobilidade

A grande versatilidade do hidrogênio permite seu uso naqueles nichos de consumo que são muito difíceis de descarbonizar como: transporte pesado, aviação ou transporte marítimo. Há diferentes projetos neste sentido, como Hycarus e Cryoplane — promovidos pela União Europeia (UE) —, que planejam introduzi-lo em aviões de passageiros.