Publicado em 18 de janeiro de 2024 por Mecânica de Comunicação

Hidrogênio está se posicionando como o principal agente na descarbonização

Pode-se dizer que o suprimento eficiente de energia é considerado uma das condições básicas para o desenvolvimento econômico. Por este motivo a questão energética é parte integrante da agenda estratégica de todo e qualquer país. Nos últimos anos este tema tomou posição central nas negociações da Convenção de Clima, pois a atual matriz energética mundial ainda depende muito de combustíveis fósseis cuja utilização contribui para o aquecimento global. De modo geral, a busca pela eficiência energética com a utilização de recursos renováveis tem sido ressaltada em qualquer avaliação sobre desenvolvimento sustentável, pois a emissão de gases do efeito estufa são oriundos predominantemente de combustíveis fósseis.

Nesse sentido, o hidrogênio se posiciona como o principal agente na descarbonização, pois pode ser produzido a partir de fontes renováveis e sua queima não produz CO₂. Desde a sua produção à queima, o H₂ é um combustível totalmente renovável, compatível com as demandas ambientais de descarbonização. O hidrogênio não substituirá completamente os combustíveis fósseis. É uma das várias alternativas possíveis de descarbonização que devem ser cuidadosamente ponderadas.

No que tange a sua produção, a eletrolise da água deve ser a tecnologia mais utilizada. A mesma representa atualmente apenas 0,1% do suprimento global de hidrogênio. O custo deste hidrogênio renovável depende em grande parte do preço da eletricidade e dos custos de investimento do eletrolisador. Como os custos da eletricidade renovável continuam a diminuir, particularmente a energia solar e eólica, a produção de hidrogênio renovável pode se tornar ainda mais competitiva no futuro.

O transporte, distribuição e o armazenamento de hidrogênio são os principais desafios para a integração do mesmo no sistema global de energia Mas, existem alguns caminhos possíveis para o transporte e uso do hidrogênio, tais como: (1) injeção direta nas linhas de gás natural, (2) armazenagem para uso futuro como H₂ puro próximo ao local de geração ou (3) conversão do H₂ em metano (CH₄) utilizando captura de carbono, que pode ser reinjetado nas linhas de gás natural. Além dos gasodutos, o hidrogênio pode ser transportado por caminhões ou navios, de forma gasosa, líquida ou misturado com outro componente como amônia, que se destaca justamente por já ser utilizada internacionalmente, transportada em dutos e navios, e pode ser queimado diretamente em turbinas e motores. Com o desafio de transporte, há necessidade de que o hidrogênio seja produzido relativamente perto do ponto de consumo.

Dentre os aspectos de segurança mais relevantes está a seleção correta das vedações e materiais da tubulação, que precisam ser analisados cuidadosamente devido a capacidade do hidrogênio de permear materiais sólidos. A tubulação para transporte do hidrogênio em longa distância deve ser fabricada com materiais nobres, como aço inox, para evitar vazamentos. Para tubulações de aço carbono, uma pintura interna pode ser aplicada como proteção.

Referente a sua utilização, existem quatro grandes usos do hidrogênio que parecem fazer mais sentido: (i) matéria-prima para a indústria química, (ii) matéria-prima para indústrias siderúrgicas, (iii) matéria-prima para refinarias e (iv) combustível para a grande maioria dos aviões e navios que não podem ser elétricos.

Quanto ao investimento necessário, os resultados mostram que uma planta com taxa de produção de 151 kg/h de hidrogênio, pode ser alimentada por 1 aerogerador com disponibilidade energética de 938 kW, onde são requeridos R$ 21 milhões para um período de 10 anos, com VPL de R$ 9 milhões, payback em 5 anos e TIR de 23%.

As informações acima foram extraídas da dissertação de mestrado Modelagem e simulação de um sistema de produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água – Uma abordagem com enfoque na descarbonização e transição da matriz energética atual, defendida por Rômulo Carlos da Silva Emerik, no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal Fluminense, sob orientação do professor Troner Assenheimer.