O que é hidrogênio verde?

Hidrogênio verde é um combustível com alto potencial de uso na geração de energia

Imagem de Linus Nylund em Unsplash

No sentido da sustentabilidade e da preservação do meio ambiente, “hidrogênio verde" é um termo utilizado para se referir ao hidrogênio obtido a partir de fontes renováveis, em um processo no qual não haja a emissão de carbono. Diferente dos combustíveis fósseis, o aproveitamento energético do hidrogênio raramente se dá por sua combustão, mas sim por meio de uma transformação eletroquímica, realizada em células conhecidas como células a combustível.

Nesses equipamentos, o oxigênio existente na atmosfera se combina com o hidrogênio, produzindo energia elétrica e água. Ou seja, o processo de geração de energia por meio de células a combustível em si não impacta o meio ambiente, razão pela qual pode-se classificá-lo como sendo um processo limpo.

Entretanto, antes de se avançar na discussão da geração de energia, é preciso ampliar a abordagem do processo de obtenção do hidrogênio puro (utilizado nas células a combustível). Deve-se analisar se a energia para sua obtenção provém de energias renováveis e, principalmente, se as matérias primas utilizadas para a obtenção do hidrogênio puro têm origem em fontes fósseis ou renováveis.

O que é hidrogênio?

O hidrogênio é o elemento químico de menor massa atômica (1 u) e menor número atômico (Z=1) entre todos os elementos conhecidos até hoje. Apesar de estar posicionado no primeiro período da família IA (metais alcalinos) da Tabela Periódica, o hidrogênio não apresenta características físicas e químicas semelhantes aos elementos dessa família e, por isso, não faz parte dela. De uma forma geral, o hidrogênio é o elemento mais abundante de todo o universo e o quarto elemento mais abundante no planeta Terra.

Hidrogênio como vetor de energia

Embora esteja presente em diversos locais, o hidrogênio raramente pode ser obtido diretamente na natureza. Assim, é necessário algum tipo de processamento, caracterizando-o como uma fonte secundária de energia.

As principais fontes de hidrogênio são as fósseis. O processo de separação de hidrogênio consiste basicamente no mesmo para a gasolina, nafta, metanol ou até outras fontes renováveis, como o etanol. Independente da fonte, esses processos sempre emitirão poluentes atmosféricos.

Sendo assim, a eletrólise da água é considerada como o método mais viável para a produção de hidrogênio verde como um meio versátil de armazenamento e transporte de longo alcance para a energia renovável intermitente.

Mesmo sem aparecer novas tecnologias, a eletrólise está ficando cada vez mais barata. No entanto, comparada a outros processos, sua utilização ainda é muito pequena, representando 0,1% da produção global de H2. O custo da energia elétrica envolvido nessa reação pode ser decisivo para essa modalidade, já que a energia dispendida para produção do gás puro sempre é maior do que aquela que o hidrogênio pode oferecer para uso.

Outro modo de obtenção de hidrogênio ocorre a partir da utilização de biomassa ou biogás. Trata-se de uma boa oportunidade para vários setores produtivos nacionais, principalmente para o sucroalcooleiro. Além disso, pode-se dizer que esse método contribui significativamente para a proteção do meio ambiente.

Após a seleção da fonte, as células combustíveis aparecem como próximo passo. No geral, elas permitem a junção do oxigênio e do hidrogênio para a formação de moléculas de água. Como resultado, são gerados corrente elétrica e calor.

O hidrogênio desempenha um papel essencial no caminho da transição energética e pode oferecer uma contribuição valiosa para a descarbonização de indústrias de alto consumo de energia. Mas, para torná-la um ator fundamental para um futuro energético mais sustentável, a eletrólise deve ser alimentada por energia renovável.

Novos métodos de produção de hidrogênio verde

Como dito anteriormente, o processo de produção de hidrogênio verde a partir da eletrólise da água ainda requer altos investimentos. Nesse cenário, especialistas estão desenvolvendo alternativas para substituir esse método produtivo, como eletrodos projetados e estruturados que dividem as moléculas de água sob a luz do Sol.

Além disso, outros estudiosos elaboraram uma maneira de produzir hidrogênio verde usando níquel barato e prontamente disponível como eletrocatalisador. Essas descobertas científicas mostram que esse elemento tem um grande potencial para reduzir a dependência de combustíveis fósseis e diminuir as emissões de gás carbônico na atmosfera.

A chave para a descarbonização total

De acordo com um estudo realizado pela Agência Internacional de Energia (AIE), a produção de hidrogênio ocorre quase inteiramente a partir de combustíveis fósseis, causando a emissão de aproximadamente 830 milhões de toneladas de gás carbônico na atmosfera, o que é equivalente à soma das emissões produzidas pelo Reino Unido e pela Indonésia.

Somente uma produção realizada a partir de fontes renováveis, juntamente com uma estrutura regulatória adequada, poderá redefinir a pegada de carbono do hidrogênio e permitir que ele acelere a transição energética.

Para a Enel (Ente nazionale per l'energia elettrica), o hidrogênio verde representa a chave para um desenvolvimento sustentável e se encaixa perfeitamente na visão de sustentabilidade do Grupo Enel, que se baseia em um objetivo duplo: por um lado, a descarbonização com o uso das energias renováveis e o fechamento das usinas de carvão e, por outro, a produção de energia elétrica para consumo final.

Seguindo o Plano Estratégico do Grupo, que planeja se tornar uma empresa com emissão zero até 2050, a Enel Green Power está trabalhando para criar uma série de instalações híbridas que consistem de usinas de energias renováveis combinadas com eletrolisadores – estruturas que, por meio da eletricidade, dividem as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio – para produzir hidrogênio verde, que será então vendido aos clientes para a descarbonização de seus processos.

Além disso, especialistas alemães desenvolveram uma nova tecnologia que permite que o hidrogênio seja distribuído pela rede junto com o gás natural, sendo separados no destino final. Essa descoberta também pode ser considerada chave para a descarbonização total.

Situação atual

A Agência Internacional para as Energias Renováveis (IRENA) espera que até 2025, cerca de 6% do consumo final de energia global possa estar associado ao hidrogênio que, diferente de outros combustíveis, possui uma grande capacidade energética. Vale ressaltar que, para o mesmo peso, esse elemento contém três vezes o conteúdo energético do gás natural e sua combustão não envolve a emissão de gás carbônico, gerando apenas vapor de água.

Apesar de não ser uma alternativa para a geração de energia elétrica, o hidrogênio verde representa uma das soluções energéticas mais promissoras, acessíveis e sustentáveis para reduzir as emissões de gás carbônico. E para alcançar a neutralidade climática proposta para 2050, a descarbonização de indústrias que dependem do uso de combustíveis fósseis fará toda a diferença.

Além disso, se produzido dentro das fronteiras nacionais, o hidrogênio verde pode reduzir a dependência de importações de combustíveis fósseis de um país. A criação de uma nova cadeia de valor também pode refletir em implicações sociais positivas, com o aumento de novas oportunidades de emprego. No entanto, há muitas perguntas ainda sem resposta relacionadas à quantidade de energia usada na produção de hidrogênio renovável, à disponibilidade de grandes tecnologias de armazenamento ou aos altos custos de transporte.