Hidrogênio verde: o que é, como é produzido, importância e como usar
O mundo inteiro está reunido com o objetivo da descarbonização do planeta até o ano de 2050. O hidrogênio verde tem muito a colaborar para esse processo, por ser uma forma de obter energia a partir de fontes renováveis. Atualmente, apenas 2% das emissões de dióxido de carbono no mundo são geradas a partir da obtenção de hidrogênio.
Utilizar a energia do hidrogênio verde como combustível é uma solução que reduziria o índice de emissão de gás carbônico na atmosfera, já que ele é extraído de fontes limpas e renováveis.
Siga o texto e descubra como o hidrogênio verde, uma forma sustentável de energia do hidrogênio, pode contribuir significativamente para a redução dos impactos ambientais na produção de energia.
O que é hidrogênio verde?
O hidrogênio verde é um tipo de hidrogênio gerado por energia renovável ou de energia de baixo carbono, diferenciando-se pela sustentabilidade na sua obtenção. Sendo o quarto elemento químico que existe em maior abundância no planeta e o mais abundante do universo.
O processo utilizado para isolar o hidrogênio do oxigênio em uma molécula de água chama-se eletrólise. Esse processo é feito com uma corrente elétrica que faz a separação entre o hidrogênio e a água.
Caso essa eletricidade venha de uma fonte de energia renovável, podemos chamar esse elemento de hidrogênio verde.
Outros combustíveis são o hidrogênio azul e o hidrogênio cinza. O azul é produzido com a queima de carvão e foi considerado durante algum tempo o “combustível do futuro”. Porém, estudos recentes indicam que o uso desse combustível é nocivo, já que ele consome muita energia e emite gases poluentes durante a sua produção.
O hidrogênio cinza, por sua vez, é produzido a partir do gás natural, e durante a sua produção são liberados resíduos de carbono, mais precisamente de dióxido de carbono. Esse combustível de hidrogênio, embora também seja nocivo, é o utilizado em maior escala atualmente por causa do preço reduzido.
Qual a importância do hidrogênio verde?
A importância do hidrogênio verde vem do seu uso como uma fonte de energia renovável. Para essa finalidade, ele já é utilizado em alguns países, como a França, a Alemanha, o Japão e os Estados Unidos, por exemplo.
A grande vantagem de aplicar o hidrogênio como fonte de energia é que ele não emite gases poluentes, como o gás carbônico, mas apenas vapor de água. Ele também não deixa qualquer tipo de resíduo negativo no ar e, como dissemos antes, é o elemento mais abundante na natureza.
O problema é que o hidrogênio não é produzido apenas na versão “limpa”. Se a eletricidade gerada por energia poluente for a utilizada para produzir o hidrogênio, ele passa a não ser uma boa fonte de energia, já que polui o ambiente e favorece a utilização de energias não renováveis.
Como fonte de energia renovável, o hidrogênio verde também conta com grande importância em razão de sua versatilidade, já que há a possibilidade de o hidrogênio verde ser transformado em combustível ou em eletricidade.
Essa grande versatilidade do hidrogênio verde pode ser muito benéfica como combustível, inclusive para cargas mais pesadas ou para aviões, que emitem uma quantidade alta de poluentes e são nichos de consumo muito difíceis de descarbonizar.
Como o hidrogênio verde produz energia?
O hidrogênio verde produz energia através das células de combustível. Todo o hidrogênio armazenado reage com oxigênio em uma célula de combustível, gerando eletricidade, água e calor. Alternativamente, o hidrogênio verde pode ser queimado diretamente em motores ou turbinas para gerar energia. De ambas as formas, o hidrogênio verde se consagra como uma fonte de energia limpa, com zero emissões de gases de efeito estufa.
Como o hidrogênio verde pode auxiliar no combate contra mudanças climáticas
O hidrogênio verde é considerado um insumo essencial no combate às mudanças climáticas, contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa e para a transição energética.
Esse combustível é livre de emissões tanto em seu processo de produção, que faz uso de fontes de energia renovável, quanto em seu uso para produzir energia. Isso significa que ele pode substituir combustíveis fósseis e descarbonizar setores de difícil eletrificação, como a indústria e o transporte marítimo.
O hidrogênio verde tem o potencial de desempenhar um papel importante na transição para uma economia de baixo carbono, mas é crucial abordar os desafios relacionados ao custo, eficiência e infraestrutura para garantir sua implementação eficaz e sustentável.
Como é realizada a produção do hidrogênio verde?
A produção de hidrogênio verde, como dito anteriormente, é feita a partir da eletrólise. Esse método é muito versátil e tem uma alta viabilidade pois favorece o transporte e o armazenamento do hidrogênio. Como o processo vem sendo melhorado e afinado ao longo dos anos, a eletrólise também está cada vez mais acessível financeiramente.
O único problema de empregar a eletrólise para separar o hidrogênio do oxigênio presente na água é que esse processo gasta muita energia. As energias renováveis, como é sabido, estão no planeta em escala muito abundante, porém a sua produção não é tão elevada. Isso faz com que a produção por meio da eletrólise corresponda a apenas 0,1% da produção de hidrogênio.
Outros métodos já estão sendo desenvolvidos para produzir o hidrogênio, como a produção com biomassa ou biogás. Por meio desses métodos, o meio ambiente é protegido, e também é gerado o hidrogênio verde. Por exemplo, a biomassa é selecionada e, depois, são formadas células combustíveis com a união do hidrogênio e do oxigênio. Quando isso é bem-sucedido, a corrente elétrica e de calor separa o hidrogênio da água.
Além disso, neste ano, foi apresentada uma nova fórmula para a produção de hidrogênio verde a partir da luz solar. O nome desse processo é fotocatálise, ele foi descoberto por cientistas do Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) e ainda está sendo desenvolvido.
Como usar o hidrogênio verde?
O hidrogênio pode ser aproveitado para gerar eletricidade e até mesmo água potável. Essas aplicações podem se popularizar com o tempo, mas atualmente o hidrogênio verde é aplicado em missões com astronautas, a fim de produzir água e eletricidade para eles enquanto estão no espaço.
Outro uso muito comum do hidrogênio verde é o armazenamento de energia. Pela sua composição, é possível criar tanques com hidrogênio comprimido que conseguem armazenar o elemento durante muito tempo, sem que ele perca sua integridade.
Por fim, é possível utilizar o hidrogênio verde como um combustível para carros, aviões e até navios. Infelizmente essa utilização ainda não está bem desenvolvida, mas a esperança é que isso se torne uma realidade no futuro.
Vantagens do hidrogênio verde
As principais vantagens apresentadas pelo hidrogênio verde são:
Produção livre de emissões
O hidrogênio verde é produzido por meio da eletrólise da água usando eletricidade renovável, como a gerada por fontes solares ou eólicas. Isso significa que a produção de hidrogênio verde não emite dióxido de carbono ou outros poluentes atmosféricos, tornando-o uma fonte de energia livre de emissões.
Armazenamento de energia renovável
O hidrogênio verde pode ser uma solução para armazenar a energia produzida por fontes intermitentes, como solar e eólica. A eletricidade gerada em excesso durante períodos de alta produção pode ser utilizada para produzir hidrogênio verde, que pode ser armazenado e posteriormente convertido de volta em eletricidade quando necessário.
Setores difíceis de eletrificar
Em certos setores industriais, como a siderurgia, cimento e química, é desafiador eletrificar completamente os processos de produção. O hidrogênio verde pode ser uma alternativa viável, substituindo o hidrogênio convencional produzido a partir de combustíveis fósseis nesses processos, reduzindo assim as emissões dessas indústrias.
Transporte sustentável
O hidrogênio verde pode ser usado como combustível em veículos a células de combustível, proporcionando uma alternativa de transporte mais limpa em comparação com os veículos que utilizam combustíveis fósseis. Isso é especialmente importante em setores em que a eletrificação direta pode ser mais desafiadora, como na aviação ou em veículos pesados.
Descarbonização do gás natural
O hidrogênio verde pode ser misturado ao gás natural ou utilizado como um substituto direto, reduzindo as emissões de carbono associadas ao uso de combustíveis fósseis para aquecimento, geração de energia e outras aplicações.
Desenvolvimento de uma economia do hidrogênio
Investir em tecnologias e infraestrutura relacionadas ao hidrogênio verde pode criar empregos, impulsionar a inovação e promover o desenvolvimento sustentável. Isso pode levar à formação de uma economia do hidrogênio, com benefícios econômicos e ambientais.
Aplicações Diversificadas
Pode ser utilizado em uma variedade de setores, incluindo transporte, indústria e geração de energia, proporcionando uma solução versátil para a transição para uma economia de baixo carbono.
Desvantagens do hidrogênio verde
O hidrogênio verde também apresenta alguns desafios. Entre eles, podemos citar:
Custo
A produção de hidrogênio verde ainda pode ser mais cara em comparação com métodos tradicionais baseados em combustíveis fósseis. O custo da eletricidade renovável necessária para a eletrólise pode ser um fator limitante.
Eficiência Energética
O processo de produção de hidrogênio verde por eletrólise tem perdas significativas de eficiência energética, especialmente quando comparado diretamente com a eletrificação direta de certos processos.
Infraestrutura Limitada
A infraestrutura para produção, armazenamento e distribuição de hidrogênio verde ainda está em desenvolvimento, o que pode representar um desafio para sua implementação em larga escala.
Desafios de Armazenamento e Distribuição
O hidrogênio é um gás de baixa densidade energética, o que pode tornar desafiador o armazenamento e transporte eficientes.
Impactos Ambientais da Produção de Equipamentos
A fabricação de eletrolisadores e outros equipamentos necessários para a produção de hidrogênio verde pode ter impactos ambientais, embora estes possam ser mitigados com práticas sustentáveis.
O hidrogênio verde é economicamente viável?
A viabilidade do hidrogênio verde depende de algumas questões. Como já mencionado, para produzir hidrogênio verde, é preciso contar com energia renovável, a qual, atualmente, necessita de mais investimentos. Uma grande quantidade de energia é exigida para fazer a eletrólise, e o seu custo ainda é muito alto para a produção em massa.
Contudo, a expectativa é de que, até o ano de 2030, os custos de produção do hidrogênio verde caiam em 50%. Essa é uma meta ousada, mas está prevista pelo Conselho Mundial do Hidrogênio. Caso isso aconteça de fato, o hidrogênio verde será, finalmente, economicamente viável.
Atualmente há uma corrida pelo hidrogênio verde no mundo, e o Brasil já entrou nela! Já estão em processo de criação ao menos três hubs de produção que entendem como funciona o hidrogênio verde e já sabem que ele é um ótimo investimento.
Esses hubs estão se organizando para começar a produção em pouco tempo. O projeto mais avançado está no Ceará e já dispõe de um investimento que passa dos 40 milhões de reais. Outros projetos estão localizados no Rio de Janeiro e em Pernambuco.
O hidrogênio verde no cenário brasileiro
O Brasil tem um enorme potencial de se tornar um player global no mercado de hidrogênio verde. Isso porque o país reúne as principais condições necessárias para produzir o combustível: oferta abundante de água e geração renovável.
Segundo estudo da consultoria Mckinsey, o Brasil poderá ter uma nova matriz elétrica inteira até 2040 destinada à produção do hidrogênio verde. Isso significa um total de mais de R$ 1 trilhão em novos investimentos no período, destinado à geração de eletricidade, novas linhas de transmissão e mais unidades fabris do combustível e de estruturas associadas, incluindo terminais portuários, dutos e armazenagem.
De acordo com a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar), o Brasil pode se tornar o maior produtor e exportador do hidrogênio verde do planeta, justamente por conta da alta competividade das fontes solar e eólica, já que 70% do custo de produção do combustível é de gastos com energia elétrica. A entidade estima que o insumo deverá movimentar R$ 1 trilhão no Brasil nos próximos quinze anos.
Na outra ponta, há os mercados internacionais, sobretudo o europeu, que precisarão comprar o hidrogênio verde mais competitivo para cumprir as metas locais de combate ao aquecimento global e redução das emissões de poluentes atmosféricos.
Um estudo do Instituto Fraunhofer ISE indica que o Brasil está entre os países que oferece melhores condições de custo para a produção e exportação de hidrogênio verde e seus derivados para a Europa.
Impactos do hidrogênio verde no futuro
O crescimento da demanda e produção do hidrogênio verde devem implicar na criação de um mercado trilionário, além da forte expansão de projetos de geração renovável, como usinas eólicas e solares.
A cadeia de comercialização desse combustível deverá superar a de gás natural líquido até 2030 e gerar um mercado de US$ 1,4 trilhão anual até 2050, mostra estudo da Deloitte.
A consultoria destaca que o insumo traz uma grande oportunidade de crescimento sustentável para países em desenvolvimento, que, a partir de investimentos direcionados e significativos, podem passar a responder por quase 70% do US$ 1,4 trilhão previsto para 2050 – e, ao mesmo tempo, fomentar até 2 milhões de empregos ao ano globalmente, entre 2030 e 2050.
A pesquisa mostra que o hidrogênio verde pode resultar na redução de até 85 gigatoneladas nas emissões cumulativas de CO2 até 2050, mais que o dobro das emissões globais de CO2 em 2021.
Tendências tecnológicas para a produção de hidrogênio verde
Novas tecnologias estão em desenvolvimento para otimizar a produção de hidrogênio verde, principalmente em relação aos sistemas eletrolisadores.
Entre as tendências estão pesquisas para tornar os sistemas mais duráveis e eficientes, bem como para diminuir o uso de metais pesados no sistema, pois atualmente alguns deles ainda são usados como catalisadores.
Além disso, outra tendência na produção de hidrogênio verde é o uso cada vez maior de energia solar.
Nesse sentido, projetos ao redor do mundo já vem mostrando que é viável usar instalações solares de grande porte para aumentar a geração de hidrogênio verde.
Por que o hidrogênio verde pode ser a energia do futuro?
Com os avanços na produção de energia renovável, o hidrogênio verde realmente pode ser a energia do futuro. O mundo está cada vez mais voltado para a proteção do planeta, em especial, contra os efeitos negativos causados pelo gás carbônico.
Segundo a Agência Internacional para as Energias Renováveis (Irena), até o ano de 2025, pelo menos 6% da energia consumida no planeta deve estar ligada, de alguma forma, ao hidrogênio. Afinal, além de não ser poluente, o hidrogênio tem uma capacidade energética muito alta, o que o torna uma excelente opção para o futuro!
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