22/12/22

Um guia para as cores do hidrogênio

 

   O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo e o quarto mais presente no nosso planeta, embora dificilmente possa ser naturalmente obtido. Ele tem sido usado, há séculos, de diversas formas, e está sendo visto como o futuro da geração de energia.

   Apesar de ser um gás incolor e produzir apenas água ao ser queimado, convencionou-se uma gama de cores para a identificação da fonte e do processo de sua geração. É válido pontuar que as cores podem variar de acordo com o país, além de que, apesar de existirem diversas formas de geração, armazenamento e uso, a intersecção entre danos ambientais e aspectos econômicos inviabiliza alguns tipos de hidrogênio. Aqui você encontra um guia para se encontrar no arco-íris do hidrogênio.

idrogênio branco: é o hidrogênio em sua forma natural, encontrado em depósitos subterrâneos. Não há, atualmente, técnicas para a sua extração, por isso a produção do hidrogênio é feita de maneira artificial, conforme as outras cores.

idrogênio preto e marrom: feito a partir de carvão, é o completo oposto do hidrogênio verde pelos danos ambientais grandiosos. O preto é produzido por carvão betuminoso; enquanto o marrom, por lignite.

idrogênio rosa: hidrogênio produzido a partir da energia nuclear, de modo que, apesar de não liberar gases de efeito estufa, apresenta riscos radioativos, tanto para o meio ambiente quanto para os seres humanos. Além disso, a extração do urânio — elemento considerado não-renovável — para o uso na geração de hidrogênio gera impactos. Também é referido com as cores “vermelho” e “amarelo”, dependendo do país.

idrogênio turquesa: ainda em processo de experimentação, é produzido por meio da técnica chamada pirólise de metano e consiste na liberação do hidrogênio junto da solidificação do carbono, que é removido de seu ciclo ou usado para se produzir outros objetos, com destaque ao negro de fumo, muito usado na fabricação de polímeros (pneus, tintas, plásticos etc.). Assim, o processo evita que o carbono retorne à atmosfera. Essa técnica tem custo inferior à eletrólise da água, o que a torna atrativa. Nos últimos 10 anos, como apresenta a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) em nota técnica específica sobre o hidrogênio turquesa, diversas empresas estão desenvolvendo diversas técnicas para a sua produção, como Monolith Materials; C-Zero Energy, BASF, HAZER, PH2 e Synergen. No futuro, a depender do processo de produção e do uso do carbono, pode ser reconhecido como hidrogênio de baixa emissão.

idrogênio amarelo: refere-se ao produzido a partir da eletrólise gerada por energia solar, ou de fontes híbridas, de acordo com a disponibilidade do recurso energético.

idrogênio cinza: é o tipo mais comum de hidrogênio, produzido a partir de gás natural ou metano. Sua produção é feita artificialmente por meio da técnica industrial chamada “reforma a vapor”, usada em 90% do planeta. Segundo relatório publicado em 2022 pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), atualmente, os dutos de hidrogênio cinza percorrem 5 mil quilômetros, sendo que 90% se localizam em países europeus ou nos Estados Unidos — a produção dessa cor é mais viável em áreas com grande disponibilidade de gás natural, que corresponde, de acordo com a EPE, a 45% a 75% do custo da geração. No processo de geração, como pode ser visto na Figura 1, libera-se muito CO2, que não é capturado, o que o torna prejudicial ao meio ambiente.

 

Figura 1 — Reforma a vapor (Fonte: EPE, 2022).

   O contexto geopolítico atual, marcado pelos conflitos envolvendo a Rússia, está modificando os rumos do hidrogênio cinza. Diante da proposta de descarbonização, conforme a World Energy Council (2020), como pode ser analisado na Figura 2, diversos países pretendem produzir hidrogênio cinza até 2030, pela rapidez de sua produção, pela segurança tecnológica e pela alta disponibilidade de gás natural. Apenas Rússia e Coreia do Sul pretendem usar o cinza até 2050, o que mostra a disposição dos países para realizar a transição energética.

 

Figura 2 — Perspectiva de produção de hidrogênio (Fonte: EPE, 2022, p. 39).

idrogênio azul: produzido por meio de gás natural pela captura e posterior armazenamento de CO2. Sua produção, realizada pela combinação de gás natural e água fervente, libera monóxido de carbono como produto. Esse carbono é considerado de “baixa emissão” ou “neutro”, por sua emissão não ser dispersa, mas controlada. Para tal, usa-se a técnica de captura e armazenamento de carbono (CSS), que, segundo a International Energy Agency (IEA), é uma estratégia promissora por ser a única tecnologia capaz de neutralizar os gases de efeito estufa. Esse hidrogênio, de acordo com a EPE, pode ter o preço final para o consumidor final diminuída, desde que haja desenvolvimento da maturidade dos mercados globais da tecnologia de geração.

idrogênio verdeconsiderado o futuro na produção de energia — inclusive para a América Latina, como apresentamos em nosso texto anterior do Deutsche Gesellschaft fur Internacionale Zusammenarbeit –, é produzido por fontes renováveis (eólica, solar) por meio da eletrólise. De acordo com o relatório “The Future of Hydrogen”, da International Energy Agency (IEA), o hidrogênio verde corresponde a apenas 0,1% do hidrogênio produzido, devido ao custo elevado de sua produção. Porém, tem-se investido de modo a diminuir seu custo e aumentar sua aplicação, devido à sua eficácia e aos benefícios ao meio ambiente, de modo a recuperar a economia e acelerar a transição energética (Figura 3). Conforme estudo da Hydrogen Council realizado em 2020 e recuperado pela EPE (2021), os custos do hidrogênio verde diminuirão 60% até 2030, sendo que a equivalência do preço entre os hidrogênios verde e cinza pode ocorrer entre 2028 e 2034, o que confirma sua importância e a necessidade de ações que o tornem cada vez mais competitivo. Quando seu potencial for equiparado ao azul e ao cinza, não apenas será uma solução para a emissão de gases de efeito estuda, mas também permitirá o desenvolvimento econômico e o aumento de empregos.

 

Figura 3 — Projeções de custo (Fonte: EPE, 2021).

   Por fim, disponibilizamos um gráfico criado pela EPE com todas as cores de hidrogênio indicando a eficiência de cada processo de geração de hidrogênio.

Figura 4 — Eficiências típicas de conversão em processos de produção de hidrogênio. (PNNL, 2020b).

   Como foi apresentado, é interessante reforçar a importância do hidrogênio verde na criação de rotas de exportação, mas, principalmente, na viabilidade de armazenamento, transporte e posterior utilização na geração de energia ao longo do tempo. Assim, torna-se uma ferramenta importante na otimização da operação dos sistemas de transmissão de energia, ao fornecer energia confiável próximo aos centros de carga com uso de combustíveis renováveis e não poluentes, quando comparamos com a geração de energia elétrica proveniente de combustíveis fósseis.

Texto: Letícia Pilger 

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