O hidrogênio verde é uma das chaves para o processo de transição energética. Isso se deve ao fato dele ser um combustível de origem renovável, com baixa pegada de carbono e com uma grande quantidade de energia (MJ/kg).
No texto a seguir, abordaremos o que é o hidrogênio verde, onde ele surgiu, qual é sua importância e para que serve, quais são suas vantagens, como ele pode ser produzido, armazenado e onde pode ser usado. Além disso, explicaremos um pouco mais sobre o cenário nacional e internacional da produção dessa fonte de energia.
Para completar, contaremos como o etanol produzido pela Raízen é utilizado na produção do hidrogênio verde.
O que é hidrogênio verde?
O termo hidrogênio verde se refere ao combustível hidrogênio produzido a partir de energias renováveis. Ele é chamado de verde por ser um combustível renovável e limpo, ou seja, seu ciclo de vida apresenta uma baixa pegada de carbono (gCO2/MJ).
Hidrogênio verde: qual é a importância e para que serve?
O hidrogênio verde e o conjunto de tecnologias que envolve sua produção são fundamentais para a transição energética, no combate às mudanças climáticas. Isso porque ele pode substituir a utilização de combustíveis fósseis no setor industrial, de transportes e de energia.
Atualmente, o hidrogênio é predominantemente usado na indústria química e é produzido em unidades industriais próximas a refinarias a partir do gás natural.
O hidrogênio verde tem potencial para ser usado na siderurgia (produção de aço) e na indústria de fertilizantes no lugar do carvão ou gás natural. No mercado internacional, é possível oferecer o hidrogênio para sistemas de aquecimento e geração de energia para prédios verdes.
Além disso, ele é mais uma alternativa para a descarbonização do setor de veículos pesados, como caminhões e ônibus.
As células de hidrogênio verde estão sendo testadas nesses tipos de transporte e até em navios.
Isso acontece, por exemplo, porque o transporte marítimo tradicional é responsável por 3% das emissões globais de CO2, segundo o International Maritime Organization (IMO). E o uso de hidrogênio verde pode ajudar a eliminá-las.
Quais são as vantagens do hidrogênio verde?
A utilização de hidrogênio verde é muito vantajosa porque:
- Trata-se de uma fonte energética de baixo carbono.
- Ele pode ser utilizado diretamente na geração de energia elétrica e/ou térmica, na produção de químicos ou combustíveis sintéticos, e com finalidades comerciais, industriais ou de mobilidade.
- Ele é muito versátil, o que permite descarbonizar áreas complexas, e por isso, sua aplicação vem sendo estudada também em setores de difícil descarbonização, como aviação, transporte marítimo e produção de aço.
- Atualmente, é uma das poucas opções de tecnologia para armazenar grandes quantidades de eletricidade (MJ/kg). Mantê-lo íntegro requer baixas temperaturas e pressões elevadas.
- Tem alta quantidade de energia por peso: três vezes mais energia em peso do que a gasolina e o diesel, e seis vezes mais energia do que a amônia e o metanol.
Onde podemos usar o hidrogênio verde?
O hidrogênio verde é versátil e tem inúmeros usos.
Atuais:
- Produtos químicos
- Aquecimento e energia
Futuros:
- Transporte
- Produtos químicos verdes
- Aço
- Edifícios verdes
O hidrogênio verde pode ser usado para substituir combustíveis derivados de fontes fósseis, como a gasolina, o diesel, o gás e o carvão. Entretanto, ele pode ser utilizado de diversas formas.
Hidrogênio verde: como produzir?
O hidrogênio verde pode ser produzido a partir de uma molécula de água, composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Esse processo é chamado eletrólise, e para que ele ocorra, é preciso utilizar muita energia elétrica.
Esse tipo de hidrogênio apresenta baixa ou nenhuma intensidade de carbono, dando preferência para energias renováveis, refletindo em baixa emissão de gases de efeito estufa.
Para ser considerado verde, o hidrogênio deve ser gerado a partir de eletricidade renovável (fonte hídrica, eólica ou solar) ou a partir de biocombustíveis.
Como armazenar hidrogênio verde?
O hidrogênio verde é encontrado e consumido na forma de gás e líquido. Com isso, os desafios para o armazenamento do produto variam de acordo com sua forma de utilização.
Como gás, por exemplo, requer tanques de alta pressão. Já o armazenamento de hidrogênio em líquido requer temperaturas muito baixas e elevadas pressões.
O método de armazenamento mais utilizado é a compressão de gás por alta pressão, pois requer condições menos severas e, portanto, tem menor custo. Em setores em que o volume de armazenamento e a autonomia são críticos, a liquefação tende a ser a alternativa mais apropriada, apesar de mais onerosa.
Há também a possibilidade da produção do hidrogênio via conversão do etanol, que é transportado em estado líquido até ser convertido em hidrogênio por meio da técnica de reforma. Saindo do reformador, ele pode ser comprimido e armazenado, direto no local onde será utilizado.
Quais são os países que lideram a produção de hidrogênio verde?
A agenda global busca a descarbonização em razão dos efeitos da mudança climática. Por isso, para ampliar o uso do hidrogênio verde como fonte de energia, a maioria dos países tem buscado diminuir os custos de produção, distribuição e aplicação dele.
|A estimativa feita pelo SENAI e pela entidade alemã de cooperação GIZ é de que, para cumprir as metas de descarbonização, até 2030 os eletrolisadores sejam aproximadamente 40% mais baratos do que atualmente.
Até 2020, a maior parte dos projetos (85%) relacionados ao hidrogênio verde estava concentrada na Europa, Ásia e Austrália.
Até 2021, foram registrados mais de 200 projetos em mais de 30 países para produção e diminuição dos custos do hidrogênio verde.
O Hydrogen Council (Conselho do Hidrogênio) foi lançado em 2017 no Fórum Econômico Mundial, em Davos, com o objetivo acelerar os investimentos no desenvolvimento e na comercialização do hidrogênio. No ano de lançamento, ele era composto por 39 multinacionais; em 2021, sua formação passou a integrar 109 empresas globais, com capital somado de US$ 6,8 trilhões.
A Alemanha é um dos países mais avançados em questões de tecnologia para produção de hidrogênio verde, porém, um obstáculo para ela é a falta de recursos para produção de energia por meio de fontes renováveis a custos atrativos.
Por isso, o governo alemão reforça parcerias com outros países capazes de produzir eletricidade renovável em grande quantidade, como Chile, Brasil e países do Norte da África.
Ainda hoje, países como a Alemanha, Coreia do Sul, Japão, China, França, EUA e Reino Unido lideram o setor de produção de hidrogênio verde em termos de investimentos e inovação.
Hidrogênio verde no Brasil: panorama atual
Instituições brasileiras do setor de diferentes instâncias governamentais e não governamentais vêm elaborando estudos, metas e estratégias para o H2. Isso acontece mesmo com a demanda de hidrogênio não sendo ainda muito bem definida no Brasil.
O país ocupa uma posição privilegiada dentro da cadeia do hidrogênio sustentável. Além da oferta, o Brasil dispõe de diversos recursos renováveis como o etanol, biometano, energia eólica, solar e hidráulica para produção de hidrogênio. Tal produção pode ser realizada via eletrólise, utilizando eletricidade, e/ou via reforma de etanol ou biometano, rotas que podem ser usadas para impulsionar seu desenvolvimento industrial de forma competitiva.
Aliada à demanda, o país também tem uma grande vantagem devido a sua posição geográfica e dimensão continental. Esses fatores ampliam as possibilidades de explorar o hidrogênio tanto no mercado interno – na cadeia industrial e de transporte – quanto no externo, por meio de exportações.
De acordo com o presidente da Associação Brasileira de Hidrogênio (ABH2), Paulo Emílio Valadão, o hidrogênio verde tem potencial para ser a “nova commodity energética” do Brasil.
Estima-se que, com os projetos de produção de hidrogênio verde em análise, o país já seria capaz de produzir 180 GW, número que tende a duplicar e a dar ao Brasil o protagonismo nesse setor.
Essa estimativa é do diretor de Tecnologia em Hidrogênio da Associação Brasileira de Energia de Resíduos e Hidrogênios, Ricardo José Ferracin. Ele também é um dos responsáveis pela implantação do Núcleo de Pesquisa em Hidrogênio da Usina de Itaipu.
Como a Raízen já está contribuindo para a transição energética com o hidrogênio verde
As pesquisas para ampliar o uso dessa fonte de energia elétrica têm sido crescentes. Por isso, nós da Raízen nos juntamos à Shell Brasil, Hytron, Universidade de São Paulo (USP), Toyota e ao SENAI CETIQT e assinamos um acordo de cooperação para desenvolvimento de plantas de produção de hidrogênio renovável (H2) a partir do etanol.
A parceria prevê validar a tecnologia de obtenção do hidrogênio verde. A fase entrará em operação em 2024, na Cidade Universitária da USP, e inclui:
- Uma planta de reforma de etanol dimensionada para produzir 4,5 kg/h de hidrogênio.
- Uma estação de abastecimento veicular (HRS - Hydrogen Refuelling Station) para três ônibus utilizados por estudantes e visitantes no campus da USP e um Toyota Mirai que será de uso administrativo da USP.
- Na segunda fase do projeto, uma planta com capacidade 10 vezes superior (44,5kg/h de H2) será implementada em um parceiro do setor industrial.
Essa parceria é um reflexo de uma união entre setor público e privado em busca de desenvolvimento, pesquisa e inovação tecnológica para a descarbonização.
Este projeto é uma solução de baixo carbono para transporte pesado, incluindo caminhões e ônibus, com o primeiro posto à hidrogênio de etanol no Brasil e no mundo.
Com a produção de hidrogênio a partir de etanol, iniciamos uma nova etapa na produção de combustíveis renováveis. Assim, pretendemos contribuir com a descarbonização não só do setor de transportes, como também da siderurgia, mineração e do agronegócio.
No longo prazo, apostamos em alternativas, como o hidrogênio verde, em uma nova etapa na produção de renováveis. Contribuindo com a descarbonização da economia e ampliando seu portfólios de produtos, levando mais uma alternativa para o mercado.
A curto e médio prazo, investimos no etanol de primeira e segunda geração para contribuir com as metas globais de descarbonização e com a substituição de fontes de energia fóssil.
Como o etanol pode contribuir com a produção de hidrogênio verde?
O CEO da Raízen, Ricardo Mussa, afirma que o uso do etanol para produzir hidrogênio verde será mais uma solução para a descarbonização. Isso pode ser pensado devido ao potencial brasileiro de produção de etanol, sendo a Raízen a maior produtora do mundo desse combustível em escala industrial.
Tanto o etanol como o hidrogênio verde são combustíveis essenciais para se pensar nos processos de transição energética e de descarbonização. Esses processos são metas da agenda contra a mudança climática mundial da ONU e da Raízen, que é signatária do Pacto Global e tem compromissos públicos firmados em prol da descarbonização.
A combinação do uso desses dois combustíveis renováveis e não emissores de gases do efeito estufa pode ser empregada para:
- uso veicular, em veículos de passeio, por exemplo
- veículos pesados, como ônibus e caminhões de carga
- geração distribuída de eletricidade em sistemas isolados e rurais, ou complementares à rede elétrica
Muito se fala sobre descarbonização, mas sabia que ela se refere à transição energética? Entenda mais sobre esse assunto aqui.
Autor
Times de Transição Energética e Investimentos e Comunicação Corporativa da Raízen
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