Hidrogênio verde pode ser o combustível do futuro. Mas ainda não deve resolver todos os problemas
quinta, 02 de setembro 2021
À medida que a crise climática aumenta, o mundo está apostando em energia livre de carbono para alcançar um futuro com zero emissões de gases de efeito estufa, ou um futuro líquido zero — no qual removemos tanto o gás de efeito estufa da atmosfera, quanto removemos a emissão do mesmo.
Uma forma potencial de energia limpa é o hidrogênio verde, derivado de fontes renováveis ??como a água, em vez de combustíveis fósseis, que pode ser usado para fornecer energia à indústria pesada e abastecer veículos de grande porte, como aviões e navios.
Instalações para produzir essa forma mais limpa de gás surgiram em todo o mundo — como nos Estados Unidos, Europa Ocidental, China, Austrália, Chile e África do Sul, entre outros países. O crescente mercado global de hidrogênio verde deve valer US$ 11 trilhões até 2050, segundo estimativas do Goldman Sachs.
Mas os críticos do hidrogênio verde dizem que usar energia solar ou eólica para produzir outro combustível agora é um desperdício de preciosas energias renováveis, enquanto o mundo luta para abandonar os combustíveis fósseis. Ao mesmo tempo, os planos para usar hidrogênio azul — que é produzido com combustíveis fósseis — estão sob crescente escrutínio.
Por que precisamos de hidrogênio verde?
Uma grande parte da mudança do combustível fóssil envolve a eletrificação de algumas das máquinas que usamos diariamente, que são movidas a óleo e gás — carros e transporte local, e aquecimento para residências em alguns países, por exemplo. Para os que já estão eletrificados, como computadores e eletrodomésticos, a eletricidade nuclear e as renováveis, como a eólica e a solar, estão substituindo o carvão.
Mas existem algumas indústrias que requerem tanta energia que as energias renováveis ??tradicionais não conseguem atender a sua demanda. Isso é um problema, porque essas indústrias estão entre os maiores emissores de gases de efeito estufa.
É por isso que os especialistas acreditam que o hidrogênio verde tem um potencial enorme.
“A eletricidade de fontes como eólica, solar e nuclear é essencial para descarbonizar nosso sistema de energia — mas ela não pode fazer isso sozinha, e o transporte de longa distância e as indústrias pesadas são o lar das emissões mais difíceis de reduzir”, disse Uwe Remme, um analista de energia da Agência Internacional de Energia.
“O hidrogênio é versátil o suficiente para preencher algumas dessas lacunas críticas — no fornecimento de matérias-primas vitais para as indústrias química e siderúrgica ou ingredientes cruciais para combustíveis de baixo carbono para aviões e navios”, disse Remme à CNN.
Operar um avião ou um grande navio, por exemplo, requer tanta energia que qualquer bateria usada para armazenar eletricidade solar ou eólica provavelmente seria muito grande e pesada para o navio. O hidrogênio verde, por outro lado, pode vir na forma líquida e é mais leve. De acordo com a Airbus, que está desenvolvendo uma aeronave comercial de emissão zero, a densidade de energia do hidrogênio verde é três vezes maior do que os combustíveis para aviação que usamos hoje.
Embora o hidrogênio líquido verde emita zero carbono, ele tem algumas limitações. Quando queimado em atmosfera aberta, ele libera uma pequena quantidade de óxido nitroso, que é um potente gás de efeito estufa. Se o hidrogênio for armazenado em uma célula de combustível, entretanto, ele emitirá apenas água e ar quente.
Alguns aviões pequenos conseguiram voar com células de combustível de hidrogênio, embora a tecnologia ainda não tenha sido ampliada comercialmente.
Verde, azul ou cinza?
O hidrogênio é o elemento mais abundante da Terra. É encontrado em muitas coisas, incluindo combustíveis fósseis, água, plantas, animais e até mesmo em humanos, mas nunca aparece naturalmente na forma pura. Isso significa que, para obter hidrogênio puro, ele precisa ser separado de outras moléculas por meio de processos que também requerem energia.
O hidrogênio verde é produzido quando a energia renovável é usada para derivar o hidrogênio de uma fonte limpa. Isso geralmente envolve a eletrólise da água — o envio de uma corrente elétrica através da água para separar as moléculas.
O hidrogênio cinza é a forma de hidrogênio mais comumente usada hoje. É relativamente barato, mas é derivado do gás natural e normalmente usa combustíveis fósseis como fonte de energia. É usado principalmente na indústria química para fazer produtos como fertilizantes e para refino de petróleo. No processo de extração do hidrogênio do gás natural, o dióxido de carbono restante pode escapar para a atmosfera, o que contribui ainda mais para as mudanças climáticas.
O hidrogênio azul é gerado com o mesmo processo do hidrogênio cinza, mas a maior parte do carbono emitido durante sua produção é “capturado” e não liberado na atmosfera, por isso é descrito como um gás de baixa emissão.
Então, qual é a melhor solução climática?
Em última análise, depende da energia usada para produzi-lo.
O hidrogênio cinzento há muito é visto como uma alternativa de “ponte” mais limpa, à medida que o mundo se livra do carvão e do petróleo, mas ainda é um grande contribuinte para a mudança climática.
Estudos recentes também mostraram que o hidrogênio cinza emite mais gases do efeito estufa do que os especialistas em energia pensavam inicialmente. O metano, um poderoso gás de efeito estufa e o principal componente do gás natural, frequentemente vaza de dutos para a atmosfera.
Se o hidrogênio verde gerado a partir da água e o processo de eletrólise para extrair as moléculas de hidrogênio for totalmente alimentado com energia de fontes renováveis ??como solar e eólica, o hidrogênio verde pode ser uma opção de emissão zero.
Mas ainda não estamos neste ponto.
As máquinas utilizadas para realizar esta eletrólise são caras e o processo não é particularmente eficiente.
Em 2020, de todo o hidrogênio com baixo teor de carbono produzido, 95% era azul, de acordo com um relatório recente da IEA. Mas em 2050, à medida que a indústria do hidrogênio verde se desenvolve, ele deve estar mais prontamente disponível, mais fácil de produzir e ter um custo competitivo com o hidrogênio azul até 2030, relata a IEA.
Em 2050, a proporção é projetada para ser 35% do hidrogênio azul e 62% verde, desde que governos e empresas tenham sucesso no desenvolvimento da indústria.
Jess Cowell, ativista da Friends of the Earth Scotland, se opõe a qualquer uso do hidrogênio azul, dizendo que ele simplesmente permite que as empresas de combustíveis fósseis continuem em atividade e emitindo poluentes. Pode haver um futuro para o hidrogênio verde, disse Cowell, mas agora não é o momento de investir nele.
“Você corre o risco de desviar a capacidade renovável existente para a geração de hidrogênio verde e, neste momento, esse é um processo incrivelmente ineficiente”, disse Cowell à CNN.
Não faz sentido agora, Cowell explicou, usar hidrogênio para fins como aquecimento de casas, que está sendo discutido no Reino Unido como uma opção. Se fontes renováveis ??de eletricidade estão sendo usadas para criar hidrogênio.
“Então, o que queremos ver é usar essa eletricidade renovável para eletrificação direta”, disse Cowell, explicando que as caldeiras a gás normalmente usadas para aquecer casas na Escócia e no Reino Unido de forma mais ampla deveriam ser eletrificadas e funcionar com energia eólica e solar, em vez de hidrogênio.
Por que o hidrogênio azul é controverso?
O hidrogênio azul tem sido controverso em muitos países, incluindo o Reino Unido, onde o governo lançou recentemente sua estratégia de hidrogênio de “via dupla”, que mostrou uso pesado do tipo azul ao lado do desenvolvimento do hidrogênio verde.
O presidente da Associação de Células de Hidrogênio e Combustível do Reino Unido, Chris Jackson, renunciou em meados de agosto após a publicação do plano, dizendo em um comunicado à CNN que a estratégia não era consistente com suas “opiniões pessoais sobre o papel do hidrogênio na transição para um mundo líquido zero. ” Jackson também é o CEO e fundador da Protium Green Solutions, que tem foco em energias renováveis ??e hidrogênio verde.
Jackson disse no comunicado que aprecia o fato de o hidrogênio verde não ser uma bala de prata.
“Da mesma forma, não posso ignorar ou argumentar que o hidrogênio azul é uma solução de energia viável e ‘verde’ (um fato também validado por estudos externos)”, disse ele.
Um desses estudos — que foi publicado na Energy Science and Engineering no início de agosto e foi revisado por pares — descobriu que, embora o hidrogênio azul emitisse 9-12% menos dióxido de carbono do que o hidrogênio cinza, ele na verdade emitia mais metano do que o próprio gás natural.
No geral, a pegada de gás de efeito estufa do hidrogênio azul foi 20% maior do que a queima de gás natural ou carvão para aquecimento e 60% maior do que a queima de óleo diesel para aquecimento, concluiu o estudo.
Existem também algumas dúvidas sobre se o armazenamento de carbono após sua captura, o que geralmente envolve sua injeção no solo, é sustentável.
“Nossa análise assume que o dióxido de carbono capturado pode ser armazenado indefinidamente, uma suposição otimista e não comprovada. Mesmo que seja verdade, o uso de hidrogênio azul parece difícil de justificar em termos climáticos”, conclui o estudo.
Remme, da IEA, no entanto, disse que o estudo fez algumas suposições que subestimaram a quantidade de gás de efeito estufa que poderia ser capturado e que, mesmo que o hidrogênio azul não fosse tão limpo quanto o tipo verde, ele teria um lugar na transição do mundo para longe dos fósseis combustíveis.
“Há uma função para o hidrogênio azul e verde, mas temos que garantir que o hidrogênio azul seja produzido com os mais altos padrões ambientais”, disse ele. “As tecnologias já estão disponíveis hoje para evitar essas emissões e, muitas vezes, são econômicas e economizam dinheiro.”
Fonte: CNN
À medida que a crise climática aumenta, o mundo está apostando em energia livre de carbono para alcançar um futuro com zero emissões de gases de efeito estufa, ou um futuro líquido zero — no qual removemos tanto o gás de efeito estufa da atmosfera, quanto removemos a emissão do mesmo.
Uma forma potencial de energia limpa é o hidrogênio verde, derivado de fontes renováveis ??como a água, em vez de combustíveis fósseis, que pode ser usado para fornecer energia à indústria pesada e abastecer veículos de grande porte, como aviões e navios.
Instalações para produzir essa forma mais limpa de gás surgiram em todo o mundo — como nos Estados Unidos, Europa Ocidental, China, Austrália, Chile e África do Sul, entre outros países. O crescente mercado global de hidrogênio verde deve valer US$ 11 trilhões até 2050, segundo estimativas do Goldman Sachs.
Mas os críticos do hidrogênio verde dizem que usar energia solar ou eólica para produzir outro combustível agora é um desperdício de preciosas energias renováveis, enquanto o mundo luta para abandonar os combustíveis fósseis. Ao mesmo tempo, os planos para usar hidrogênio azul — que é produzido com combustíveis fósseis — estão sob crescente escrutínio.
Por que precisamos de hidrogênio verde?
Uma grande parte da mudança do combustível fóssil envolve a eletrificação de algumas das máquinas que usamos diariamente, que são movidas a óleo e gás — carros e transporte local, e aquecimento para residências em alguns países, por exemplo. Para os que já estão eletrificados, como computadores e eletrodomésticos, a eletricidade nuclear e as renováveis, como a eólica e a solar, estão substituindo o carvão.
Mas existem algumas indústrias que requerem tanta energia que as energias renováveis ??tradicionais não conseguem atender a sua demanda. Isso é um problema, porque essas indústrias estão entre os maiores emissores de gases de efeito estufa.
É por isso que os especialistas acreditam que o hidrogênio verde tem um potencial enorme.
“A eletricidade de fontes como eólica, solar e nuclear é essencial para descarbonizar nosso sistema de energia — mas ela não pode fazer isso sozinha, e o transporte de longa distância e as indústrias pesadas são o lar das emissões mais difíceis de reduzir”, disse Uwe Remme, um analista de energia da Agência Internacional de Energia.
“O hidrogênio é versátil o suficiente para preencher algumas dessas lacunas críticas — no fornecimento de matérias-primas vitais para as indústrias química e siderúrgica ou ingredientes cruciais para combustíveis de baixo carbono para aviões e navios”, disse Remme à CNN.
Operar um avião ou um grande navio, por exemplo, requer tanta energia que qualquer bateria usada para armazenar eletricidade solar ou eólica provavelmente seria muito grande e pesada para o navio. O hidrogênio verde, por outro lado, pode vir na forma líquida e é mais leve. De acordo com a Airbus, que está desenvolvendo uma aeronave comercial de emissão zero, a densidade de energia do hidrogênio verde é três vezes maior do que os combustíveis para aviação que usamos hoje.
Embora o hidrogênio líquido verde emita zero carbono, ele tem algumas limitações. Quando queimado em atmosfera aberta, ele libera uma pequena quantidade de óxido nitroso, que é um potente gás de efeito estufa. Se o hidrogênio for armazenado em uma célula de combustível, entretanto, ele emitirá apenas água e ar quente.
Alguns aviões pequenos conseguiram voar com células de combustível de hidrogênio, embora a tecnologia ainda não tenha sido ampliada comercialmente.
Verde, azul ou cinza?
O hidrogênio é o elemento mais abundante da Terra. É encontrado em muitas coisas, incluindo combustíveis fósseis, água, plantas, animais e até mesmo em humanos, mas nunca aparece naturalmente na forma pura. Isso significa que, para obter hidrogênio puro, ele precisa ser separado de outras moléculas por meio de processos que também requerem energia.
O hidrogênio verde é produzido quando a energia renovável é usada para derivar o hidrogênio de uma fonte limpa. Isso geralmente envolve a eletrólise da água — o envio de uma corrente elétrica através da água para separar as moléculas.
O hidrogênio cinza é a forma de hidrogênio mais comumente usada hoje. É relativamente barato, mas é derivado do gás natural e normalmente usa combustíveis fósseis como fonte de energia. É usado principalmente na indústria química para fazer produtos como fertilizantes e para refino de petróleo. No processo de extração do hidrogênio do gás natural, o dióxido de carbono restante pode escapar para a atmosfera, o que contribui ainda mais para as mudanças climáticas.
O hidrogênio azul é gerado com o mesmo processo do hidrogênio cinza, mas a maior parte do carbono emitido durante sua produção é “capturado” e não liberado na atmosfera, por isso é descrito como um gás de baixa emissão.
Então, qual é a melhor solução climática?
Em última análise, depende da energia usada para produzi-lo.
O hidrogênio cinzento há muito é visto como uma alternativa de “ponte” mais limpa, à medida que o mundo se livra do carvão e do petróleo, mas ainda é um grande contribuinte para a mudança climática.
Estudos recentes também mostraram que o hidrogênio cinza emite mais gases do efeito estufa do que os especialistas em energia pensavam inicialmente. O metano, um poderoso gás de efeito estufa e o principal componente do gás natural, frequentemente vaza de dutos para a atmosfera.
Se o hidrogênio verde gerado a partir da água e o processo de eletrólise para extrair as moléculas de hidrogênio for totalmente alimentado com energia de fontes renováveis ??como solar e eólica, o hidrogênio verde pode ser uma opção de emissão zero.
Mas ainda não estamos neste ponto.
As máquinas utilizadas para realizar esta eletrólise são caras e o processo não é particularmente eficiente.
Em 2020, de todo o hidrogênio com baixo teor de carbono produzido, 95% era azul, de acordo com um relatório recente da IEA. Mas em 2050, à medida que a indústria do hidrogênio verde se desenvolve, ele deve estar mais prontamente disponível, mais fácil de produzir e ter um custo competitivo com o hidrogênio azul até 2030, relata a IEA.
Em 2050, a proporção é projetada para ser 35% do hidrogênio azul e 62% verde, desde que governos e empresas tenham sucesso no desenvolvimento da indústria.
Jess Cowell, ativista da Friends of the Earth Scotland, se opõe a qualquer uso do hidrogênio azul, dizendo que ele simplesmente permite que as empresas de combustíveis fósseis continuem em atividade e emitindo poluentes. Pode haver um futuro para o hidrogênio verde, disse Cowell, mas agora não é o momento de investir nele.
“Você corre o risco de desviar a capacidade renovável existente para a geração de hidrogênio verde e, neste momento, esse é um processo incrivelmente ineficiente”, disse Cowell à CNN.
Não faz sentido agora, Cowell explicou, usar hidrogênio para fins como aquecimento de casas, que está sendo discutido no Reino Unido como uma opção. Se fontes renováveis ??de eletricidade estão sendo usadas para criar hidrogênio.
“Então, o que queremos ver é usar essa eletricidade renovável para eletrificação direta”, disse Cowell, explicando que as caldeiras a gás normalmente usadas para aquecer casas na Escócia e no Reino Unido de forma mais ampla deveriam ser eletrificadas e funcionar com energia eólica e solar, em vez de hidrogênio.
Por que o hidrogênio azul é controverso?
O hidrogênio azul tem sido controverso em muitos países, incluindo o Reino Unido, onde o governo lançou recentemente sua estratégia de hidrogênio de “via dupla”, que mostrou uso pesado do tipo azul ao lado do desenvolvimento do hidrogênio verde.
O presidente da Associação de Células de Hidrogênio e Combustível do Reino Unido, Chris Jackson, renunciou em meados de agosto após a publicação do plano, dizendo em um comunicado à CNN que a estratégia não era consistente com suas “opiniões pessoais sobre o papel do hidrogênio na transição para um mundo líquido zero. ” Jackson também é o CEO e fundador da Protium Green Solutions, que tem foco em energias renováveis ??e hidrogênio verde.
Jackson disse no comunicado que aprecia o fato de o hidrogênio verde não ser uma bala de prata.
“Da mesma forma, não posso ignorar ou argumentar que o hidrogênio azul é uma solução de energia viável e ‘verde’ (um fato também validado por estudos externos)”, disse ele.
Um desses estudos — que foi publicado na Energy Science and Engineering no início de agosto e foi revisado por pares — descobriu que, embora o hidrogênio azul emitisse 9-12% menos dióxido de carbono do que o hidrogênio cinza, ele na verdade emitia mais metano do que o próprio gás natural.
No geral, a pegada de gás de efeito estufa do hidrogênio azul foi 20% maior do que a queima de gás natural ou carvão para aquecimento e 60% maior do que a queima de óleo diesel para aquecimento, concluiu o estudo.
Existem também algumas dúvidas sobre se o armazenamento de carbono após sua captura, o que geralmente envolve sua injeção no solo, é sustentável.
“Nossa análise assume que o dióxido de carbono capturado pode ser armazenado indefinidamente, uma suposição otimista e não comprovada. Mesmo que seja verdade, o uso de hidrogênio azul parece difícil de justificar em termos climáticos”, conclui o estudo.
Remme, da IEA, no entanto, disse que o estudo fez algumas suposições que subestimaram a quantidade de gás de efeito estufa que poderia ser capturado e que, mesmo que o hidrogênio azul não fosse tão limpo quanto o tipo verde, ele teria um lugar na transição do mundo para longe dos fósseis combustíveis.
“Há uma função para o hidrogênio azul e verde, mas temos que garantir que o hidrogênio azul seja produzido com os mais altos padrões ambientais”, disse ele. “As tecnologias já estão disponíveis hoje para evitar essas emissões e, muitas vezes, são econômicas e economizam dinheiro.”
Fonte: CNN
