Alemanha anuncia € 34 milhões para desenvolver mercado de hidrogênio verde no Brasil

Foto: Divulgação Complexo do Pecém

A Agência Alemã de Cooperação Internacional (GIZ) anunciou nesta quarta (27) o investimento de 34 milhões de euros para o desenvolvimento de projetos de produção de hidrogênio verde no Brasil (H2V), durante evento organizado pela Câmara Brasil-Alemanha (AHK).

A inciativa chamada H2 Brasil prevê a disponibilização dos recursos ao longo dos próximos dois anos para a construção de uma planta piloto de eletrólise com capacidade de 5 MW.

Além disso, o governo alemão espera colaborar na instituição de um marco regulatório de H2V no país, dando prosseguimento ao Programa Nacional de Hidrogênio do Ministério de Minas e Energia (MME).

O ministro de Economia e Energia da Alemanha, Thomas Bareiss, destacou durante o evento que o Brasil possui enorme potencial de energia renovável para produção de hidrogênio vede. E que o combustível produzido no país será essencial para abastecer a demanda alemã na transição energética.

“A Alemanha sozinha não é capaz de dar conta das suas necessidades”, disse. “Temos bilhões de euros investidos para avançar com isso, que em parte será investido na parceria Brasil–Alemanha”.

Segundo o ministro, o Brasil abriga o maior parque industrial alemão fora da Alemanha, representando cerca de 12% do PIB brasileiro.

Consórcio europeu quer investir US$ 2 bilhões na produção de hidrogênio verde no Ceará

O compromisso de reduzir suas emissões de carbono em 55% nos próximos cinco anos e ser neutra até 2045 tem levado o país europeu a investir pesado no desenvolvimento do mercado de H2V, com interesse especial pelo Brasil.

O plano prevê destinar € 9 bilhões para desenvolvimento de tecnologias ligadas ao H2V. Desse total, € 2 bi serão para parcerias internacionais.

“Para que nosso mercado seja abastecido. estamos trabalhando em soluções conjuntas. Toda a estrutura de incentivo que estamos gerando para incentivar a produção de H2V (…) Queremos garantir o abastecimento estável. Essa é uma responsabilidade que vamos preservar na transição”, explicou o ministro.

Cluster para estudar viabilidade econômica de projetos

Para Petra Schmidt, representante do Ministério Federal de Cooperação Econômica e do Desenvolvimento da Alemanha (BMZ) no Brasil, outro objetivo da iniciativa H2 Brasil é gerar um cluster de projetos pilotos na cadeia de H2V, que permita estudar a viabilidade econômica desses projetos.

“Se por uma lado a Alemanha trabalha para ser mais verde a cada ano, por outro, o Brasil tem o potencial de ser uma grande exportador de H2V”, disse Petra.

“Queremos melhorar as condições legais, institucionais e tecnológicas para o desenvolvimento de uma economia verde de hidrogênio no Brasil expandindo o mercado nacional”, completou.

Cinco componentes do Projeto H2 Brasil:

1. Melhoria da estrutura regulatória nacional
2. Disseminação de informações e conhecimentos sobre o hidrogênio verde
3. Capacitação e formação profissional (com vagas destinadas especificamente a mulheres)
4. Fomento a projetos inovadores relacionados ao hidrogênio verde no país
5. Expansão do mercado – com a previsão da construção de uma planta piloto de eletrólise com 5 MW.

Hidrogênio verde: os 6 países que lideram a produção do 'combustível do futuro'

O hidrogênio (H2) é o elemento mais abundante do universo e pode ser a chave para 'descarbonizar' o planeta.

Os cientistas deixaram claro: se quisermos evitar os piores impactos das mudanças climáticas, devemos encontrar uma maneira de impedir que as temperaturas globais continuem subindo.

O desafio é imenso. As temperaturas já estão 1°C acima dos níveis pré-industriais e, de acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês), uma alta adicional de apenas 0,5 °C é suficiente para que os efeitos sejam devastadores.

Diante deste cenário, muitos países estão buscando urgentemente formas de suprir suas demandas energéticas sem continuar prejudicando o meio ambiente.

Uma das soluções que algumas nações estão desenvolvendo é o hidrogênio verde, também conhecido como hidrogênio renovável.

Recentemente, o fundador da Microsoft, Bill Gates — que lançou um livro intitulado Como evitar um desastre climático —, classificou esse combustível como a melhor inovação dos últimos tempos para combater o efeito estufa.

"Não sei se vamos conseguir (produzir hidrogênio verde a um preço acessível), mas, se conseguirmos, isso resolveria muitos problemas", disse ele no podcast Armchair Expert.

"Me anima que se fale muito sobre como alcançar isso. Isso não acontecia há três ou quatro anos", acrescentou.

O que é hidrogênio verde?

O hidrogênio é o elemento químico mais abundante do universo. As estrelas, como o nosso Sol, são formadas principalmente por esse gás, que também pode assumir o estado líquido.

O hidrogênio é muito poderoso: tem três vezes mais energia do que a gasolina.

Mas, ao contrário dela, é uma fonte de energia limpa, uma vez que só libera água (H2O), na forma de vapor, e não produz dióxido de carbono (CO2).

O hidrogênio tem três vezes mais energia do que a gasolina e não libera gases poluentes

No entanto, embora existam há muitos anos tecnologias que permitem usar o hidrogênio como combustível, há várias razões pelas quais até agora ele só foi usado em ocasiões especiais (como para impulsionar as espaçonaves da Nasa, a agência espacial americana).

Uma delas é que é considerado perigoso por ser altamente inflamável — por isso, transportá-lo e armazená-lo com segurança é um grande desafio.

Mas um obstáculo ainda maior tem a ver com as dificuldades para produzi-lo.

Na Terra, o hidrogênio só existe em combinação com outros elementos. Ele está na água, junto ao oxigênio, e se combina com o carbono para formar hidrocarbonetos, como gás, carvão e petróleo. Portanto, o hidrogênio precisa ser separado de outras moléculas para ser usado como combustível.

E conseguir isso requer grandes quantidades de energia, além de ser muito caro.

Até agora, os hidrocarbonetos eram usados ​​para gerar essa energia, então a produção de hidrogênio continuava a poluir o meio ambiente com CO2.

Há alguns anos, contudo, o hidrogênio começou a ser produzido a partir de energias renováveis, ​​como solar e eólica, por meio de um processo chamado eletrólise.

A eletrólise usa uma corrente elétrica para dividir a água em hidrogênio e oxigênio em um dispositivo chamado eletrolisador.

O resultado é o chamado hidrogênio verde, que é 100% sustentável, mas muito mais caro de se produzir do que o hidrogênio tradicional.

No entanto, muitos acreditam que ele pode oferecer uma solução ecológica para algumas das indústrias mais poluentes, incluindo a de transportes, química, siderúrgica e de geração de energia.

O hidrogênio verde pode transformar o setor de transportes e outras indústrias poluentes

Uma aposta para o futuro

Atualmente, 99% do hidrogênio usado como combustível é produzido a partir de fontes não-renováveis.

E menos de 0,1% é produzido por meio da eletrólise da água, de acordo com a Agência Internacional de Energia.

No entanto, muitos especialistas em energia preveem que isso mudará em breve.

As pressões para reduzir a poluição ambiental têm levado uma série de países e empresas a apostar nesta nova forma de energia limpa, que muitos acreditam ser essencial para "descarbonizar" o planeta.

Companhias de petróleo como Repsol, BP e Shell estão entre as que lançaram projetos de hidrogênio verde.

E vários países anunciaram planos de produção nacional deste combustível renovável.

Isso inclui a União Europeia (UE) que, em meados de 2020, se comprometeu a investir US$ 430 bilhões em hidrogênio verde até 2030.

A intenção da UE é instalar eletrolisadores de hidrogênio renovável de 40 gigawatts (GW) na próxima década, para alcançar sua meta de ter impacto neutro no clima até 2050.

Por sua vez, o novo presidente dos Estados Unidos, Joe Biden, prometeu em seu plano energético que vai garantir "que o mercado possa ter acesso ao hidrogênio verde ao mesmo custo do hidrogênio convencional em uma década, proporcionando uma nova fonte de combustível limpo para algumas centrais elétricas existentes. "

Joe Biden prometeu tentar reduzir o preço do hidrogênio verde

Queda de preços

No fim de 2020, sete empresas internacionais que desenvolvem projetos de hidrogênio verde lançaram a iniciativa Green Hydrogen Catapult (Catapulta de Hidrogênio Verde), como parte da campanha Race to Zero (Corrida por Zero Emissões) da Convenção das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas.

Esta coalizão global — formada pelo grupo saudita de energia limpa ACWA Power, a desenvolvedora australiana CWP Renewables, a fabricante chinesa de turbinas eólicas Envision, as gigantes europeias de energia Iberdrola e Ørsted, o grupo de gás italiano Snam e a produtora norueguesa de fertilizantes Yara — quer que a indústria seja multiplicada por 50 nos próximos seis anos.

E também pretende reduzir o custo atual do hidrogênio renovável pela metade, para menos de US$ 2 por quilo.

Um relatório publicado em agosto de 2020 pela consultoria de energia Wood Mackenzie sugere que eles estão no caminho certo: o documento estima que os custos cairão até 64% na próxima década.

Enquanto isso, o banco de investimento Goldman Sachs estimou em setembro do ano passado que o mercado de hidrogênio verde ultrapassará US$ 11 trilhões em 2050.

Os países líderes

Todo esse otimismo em torno do que a revista Forbes chamou de "a energia do futuro" está relacionado a uma série de megaprojetos que estão sendo planejados ao redor do mundo.

Essas obras — que já foram anunciadas, mas na maioria dos casos estão em fase de planejamento — representariam uma grande expansão do mercado de hidrogênio verde, ampliando a capacidade atual de cerca de 80 GW para mais de 140 GW.

A seguir, confira quais são os seis países que estão desenvolvendo os maiores projetos de produção de hidrogênio verde.

A Austrália planeja aproveitar seus vastos recursos de energia renovável para produzir hidrogênio verde

Austrália

O maior país da Oceania lidera os planos de produção deste novo combustível limpo com propostas para a construção de 5 megaprojetos em seu território, graças aos seus vastos recursos energéticos renováveis, especialmente energia eólica e solar.

O maior projeto — do país e do mundo — é o Asian Renewable Energy Hub, em Pilbara, na Austrália Ocidental, onde está prevista a construção de uma série de eletrolisadores com capacidade total de 14 GW.

A previsão é de que o projeto de US$ 36 bilhões esteja pronto até 2027-28.

Os outros quatro projetos — dois na Austrália Ocidental e dois em Queensland, no leste — ainda estão na fase de planejamento inicial, mas acrescentariam outros 13,1 GW se aprovados.

Por tudo isso, alguns estão chamando a Austrália de "a Arábia Saudita do hidrogênio verde".

Holanda

A petrolífera anglo-holandesa Shell lidera junto a outros desenvolvedores o projeto NortH2 no Porto do Ems, no norte da Holanda, que prevê a construção de pelo menos 10 GW de eletrolisadores.

A meta é ter 1GW até 2027 e 4GW até 2030, utilizando a energia eólica offshore.

O estudo de viabilidade do projeto, cujo custo não foi divulgado, será concluído em meados deste ano.

A ideia é utilizar o hidrogênio gerado para abastecer a indústria pesada tanto na Holanda quanto na Alemanha.

Alemanha

Os alemães também têm seus próprios projetos de hidrogênio verde em território nacional. O maior é o AquaVentus, na pequena ilha de Heligoland, no Mar do Norte.

O plano é construir ali 10 GW de capacidade até 2035.

Um consórcio de 27 empresas, instituições de pesquisa e organizações — incluindo a Shell — está promovendo o projeto, que usará os fortes ventos da região como fonte de energia.

Um segundo projeto menor está sendo planejado em Rostock, na costa norte da Alemanha, onde um consórcio liderado pela empresa de energia local RWE pretende construir mais 1 GW de energia verde.

A China é o principal produtor mundial de hidrogênio, mas a partir de fontes poluentes. Agora, planeja se aventurar no mercado de H2 renovável

China

O gigante asiático é o maior produtor mundial de hidrogênio, mas até agora usou hidrocarbonetos para gerar quase toda essa energia.

No entanto, o país está dando agora os primeiros passos no mercado de hidrogênio verde com a construção de um megaprojeto na Mongólia Interior (região autônoma da China), no norte do país.

O projeto é liderado pela concessionária estatal Beijing Jingneng, que investirá US$ 3 bilhões para gerar 5 GW a partir de energia eólica e solar.

A previsão é que o projeto fique pronto ainda neste ano.

Arábia Saudita

O país árabe com as maiores reservas de petróleo também planeja entrar no mercado de hidrogênio verde, com o projeto Helios Green Fuels.

Ele será baseado na "cidade inteligente" futurística de Neom, às margens do Mar Vermelho, na província de Tabuk, no noroeste do país.

A previsão é de que o projeto de US$ 5 bilhões instale 4 GW de eletrolisadores até 2025.

O Chile planeja aproveitar seus recursos naturais para produzir hidrogênio verde

Chile

O país sul-americano, considerado uma das mecas da energia solar, foi o primeiro da região a apresentar uma "Estratégia Nacional de Hidrogênio Verde" em novembro de 2020.

É também a única nação latino-americana com dois projetos em desenvolvimento: o HyEx, da empresa francesa de energia Engie e da empresa chilena de serviços de mineração Enaex; e o Highly Innovative Fuels (HIF), da AME, Enap, Enel Green Power, Porsche e Siemens Energy.

O primeiro, com sede em Antofagasta, no norte do Chile, usará energia solar para abastecer eletrolisadores de 1,6 GW. E o hidrogênio verde gerado será usado na mineração.

Um teste piloto inicial planeja instalar 16 MW até 2024.

O projeto HIF, no extremo oposto do Chile, na Região de Magalhães e da Antártida Chilena, usará energia eólica para gerar combustíveis à base de hidrogênio.

Segundo informações da empresa AME, "o projeto piloto utilizará um eletrolisador de 1,25 MW e nas fases comerciais será superior a 1 GW".

O ministro da Energia do Chile, Juan Carlos Jobet, destacou que o país não busca apenas gerar hidrogênio verde para cumprir sua meta de atingir a neutralidade de carbono até 2050, mas também deseja exportar esse combustível limpo no futuro.

"Se fizermos as coisas direito, a indústria do hidrogênio verde no Chile pode ser tão importante quanto a mineração, a silvicultura ou como o salmão já foi", disse ele à revista Electricidad.

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.

O que é hidrogênio?

O hidrogênio é o elemento químico mais leve do universo e é capaz de se ligar a outros átomos de hidrogênio, formando um gás que apresenta diversas utilizações

Imagem de Florencia Viadana no Unsplash

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.

O hidrogênio apresenta características únicas, ou seja, ele não se assemelha a nenhum outro elemento químico conhecido pelo ser humano. Comumente, o hidrogênio participa da composição de diversos tipos de substâncias orgânicas e inorgânicas, como o metano e a água Quando não faz parte de substâncias químicas, ele é encontrado exclusivamente na forma gasosa, cuja fórmula é H2.

No seu estado natural e sob condições normais, o hidrogênio é um gás incolor, inodoro e insípido. É uma molécula com grande capacidade de armazenar energia e por esse motivo sua utilização como fonte renovável de energia elétrica e térmica vem sendo amplamente pesquisada.

Descoberta do hidrogênio

Em meados do século XVI, Pareselsvs resolveu colocar alguns metais em reação com ácidos, e acabou obtendo o hidrogênio. Embora testado anteriormente, Henry Cavendish conseguiu separar o hidrogênio dos gases inflamáveis e o considerou um elemento químico em 1766.

Não ser um metal e muito menos um ametal compõe a sua peculiaridade na Tabela Periódica. Em 1773, Antoine Lavoisier deu ao componente químico o nome de hidrogênio, que deriva do grego hydro e genes, e significa gerador de água.

Hidrogênio na natureza

• O hidrogênio faz parte da composição química de diversas substâncias orgânicas (proteínas, carboidratos, vitaminas e lipídios) e inorgânicas (ácidos, bases, sais e hidretos);
• No ar atmosférico, está presente no formato gasoso, representado pela forma molecular H2, que se forma através da ligação covalente entre dois átomos de hidrogênio;
• O hidrogênio também compõe as moléculas de água, importante recurso para a vida.

Fontes de hidrogênio

Na Terra, o hidrogênio não é encontrado em sua forma mais pura, e sim na forma combinada (hidrocarbonetos e derivados). Por esse motivo, o hidrogênio deve ser extraído de diversas fontes. As principais fontes de hidrogênio são:

• Gás Natural;
• Etanol;
• Metanol;
• Água;
• Biomassa;
• Metano;
• Algas e Bactérias;
• Gasolina e Diesel.

Características do hidrogênio atômico

• Possui três isótopos (átomos de mesmo número atômico e diferentes números de massa), sendo eles o prótio (1H1), deutério (1H2) e o trítio (1H3);
• Apresenta apenas um nível eletrônico;
• Possui um único próton em seu núcleo;
• Possui apenas um elétron em seu nível eletrônico;
• O número de nêutrons depende do isótopo - prótio (0 nêutrons), deutério (1 nêutron) e trítio (2 nêutrons);
• Possui um dos menores raios atômicos da Tabela Periódica;
• Possui maior eletronegatividade que qualquer elemento metálico;
• Possui maior potencial de ionização que qualquer elemento metálico;
• É um átomo capaz de se transformar em um cátion (H+) ou um ânion (H-).

A estabilidade do átomo de hidrogênio é alcançada quando ele recebe um elétron na camada de valência (a camada mais externa de um átomo). Em ligações iônicas, o hidrogênio interage exclusivamente com um metal, ganhando um elétron dele. Já em ligações covalentes, o hidrogênio compartilha seu elétron com um ametal ou com ele mesmo, formando ligações simples.

Características do hidrogênio molecular (H2)

• Em temperatura ambiente, é sempre encontrado no estado gasoso;
• É um gás inflamável;
• Seu ponto de fusão é de -259,2°C;
• Seu ponto de ebulição é de -252,9°C;
• Possui massa molar igual a 2 g/mol, sendo o gás mais leve;
• Apresenta uma ligação covalente sigma, tipo s-s, entre os dois átomos de hidrogênio envolvidos;
• Entre os átomos, existe compartilhamento de dois elétrons;
• Possui geometria molecular do tipo linear;
• Suas moléculas são apolares;
• Suas moléculas interagem por meio de forças dipolo induzido.

O hidrogênio molecular possui grande afinidade química com diversos compostos. Essa propriedade diz respeito à capacidade que uma substância tem de reagir com a outra, pois mesmo se duas ou mais substâncias forem colocadas em contato, mas não houver afinidade entre elas, não ocorrerá a reação. Desse modo, ele participa de reações como hidrogenação, combustão e simples troca.

Formas de obtenção do hidrogênio molecular (H2)

Método físico

O hidrogênio molecular pode ser obtido a partir do ar atmosférico, já que é um dos gases presentes nessa mistura. Para isso, é necessário submeter o ar atmosférico ao método de liquefação fracionada e, em seguida, à destilação fracionada.

Método químico

O hidrogênio molecular pode ser obtido por meio de reações químicas específicas, como:

Simples troca: reação na qual um metal não nobre (Me) desloca o hidrogênio presente em um ácido inorgânico (HX), formando um sal qualquer (MeX) e o hidrogênio molecular (H2):

Me + HX → MeX + H2

Hidratação do carvão coque (subproduto do carvão mineral): nessa reação o carbono (C) do carvão interage com o oxigênio da água (H2O), formando monóxido de carbono e o gás hidrogênio:

C + H2O → CO + H2

Eletrólise da água: quando a água é submetida ao processo da eletrólise, ocorre a formação dos gases oxigênio e hidrogênio:

H2O(l) → H2(g) + O2(g)

Utilidades do hidrogênio

• Combustível para foguetes ou carros;
• Maçaricos de arco voltaico (utilizam energia elétrica) para cortar metais;
• Soldas;
• Sínteses orgânicas, mais precisamente em reações de hidrogenação de hidrocarbonetos;
• Reações orgânicas que transformam gorduras em óleos vegetais;
• Produção de haletos de hidrogênio ou ácidos hidrogenados;
• Produção de hidretos metálicos, como o hidreto de sódio (NaH).

Bomba de hidrogênio

A bomba de hidrogênio, bomba H, ou bomba termonuclear é a bomba atômica que tem o maior potencial de destruição. Seu funcionamento decorre de um processo de fusão nuclear, motivo pelo qual também pode ser chamada de bomba de fusão.

A explosão de uma bomba de hidrogênio decorre do processo de fusão, o qual acontece sob temperaturas altíssimas, aproximadamente 10 milhões de graus Celsius. O processo de produção dessa bomba se inicia com a união dos isótopos do hidrogênio, chamados de prótio, deutério e trítio. A junção dos isótopos de hidrogênio faz com que o núcleo do átomo gere ainda mais energia, isso porque são formados núcleos de hélio, cuja massa atômica é 4 vezes maior do que a do hidrogênio.

Assim, o núcleo que era leve passa a ser pesado. Por isso, o processo de fusão nuclear é milhares de vezes mais violento do que o de fissão. A força de uma bomba de hidrogênio pode chegar a 10 milhões de toneladas de dinamites, liberando material radioativo e radiação eletromagnética em um nível muito superior ao das bombas atômicas.

O primeiro teste de uma bomba de hidrogênio, em 1952, liberou uma quantidade de energia equivalente a cerca de 10 milhões de toneladas de TNT. Vale ressaltar que esse tipo de reação é a fonte de energia das estrelas como o Sol. Ele é composto de 73% de hidrogênio, 26% de hélio e 1% de outros elementos. Isso é explicado pelo fato de ocorrerem reações de fusão em seu núcleo, em que átomos de hidrogênio se fundem originando átomos de hélio.

Curiosidades sobre o hidrogênio

• O hidrogênio molecular é mais leve que o ar e foi utilizado em dirigíveis rígidos pelo conde alemão Ferdinand von Zeppelin, daí o nome dos dirigíveis;
• O hidrogênio molecular pode ser sintetizado por algumas bactérias e algas;
• O hidrogênio pode ser utilizado na produção de combustível de energia limpa;
• O gás metano (CH4) é uma fonte de hidrogênio de crescente importância.

Hidrogênio verde: um combustível cheio de potencial para salvar o clima

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.

Pesquisa testa o uso de nióbio como catalisador em célula a combustível

O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio, concentrando aproximadamente 98% das reservas ativas do planeta. Utilizado na composição de ligas metálicas, principalmente de aço de alta resistência, esse elemento químico tem um espectro de aplicações tecnológicas quase ilimitado, que vai de telefones celulares a turbinas de aviões. Mas praticamente toda a produção brasileira é destinada à exportação, na forma de commodity.

Outra substância de que o país dispõe em grande quantidade, mas pouco usa, é o glicerol, um subproduto de reações de saponificação de óleos ou gorduras na indústria de sabões e detergentes ou de reações de transesterificação na indústria de biodiesel. Neste caso, a situação é até pior, porque o glicerol é, muitas vezes, tratado como rejeito, de difícil descarte.

Um estudo realizado na Universidade Federal do ABC (UFABC) juntou o nióbio e o glicerol em uma solução tecnológica promissora: a produção de células a combustível. A pesquisa foi publicada como matéria de capa pela revista ChemElectroChem: Niobium enhances electrocatalytic Pd activity in alkaline direct glycerol fuel cells.

“Em princípio, a célula funcionará como uma pilha, alimentada por glicerol, para recarregar pequenos dispositivos eletrônicos, como telefones celulares ou laptops, podendo ser usada em regiões onde não há linha de transmissão elétrica. Depois, a tecnologia poderá ser adaptada para fornecer energia elétrica a automóveis e até a pequenas residências. Não há limites para aplicações no longo prazo”, disse à Agência FAPESP o químico Felipe de Moura Souza, primeiro autor do artigo. Souza é tem bolsa da FAPESP na modalidade Doutorado Direto.

A célula converte em energia elétrica a energia química da reação de oxidação do glicerol [C3H8O3] no ânodo e de redução do oxigênio [O2] do ar no cátodo, resultando, na operação completa, gás carbônico e água [veja, na figura, a representação esquemática do processo]. A reação total é C3H8O3 (líquido) + 7/2 O2 (gasoso) → 3 CO2 (gasoso) + 4 H2O (líquido).

“O nióbio [Nb] entra no processo como um cocatalisador, coadjuvando a ação do paládio [Pd], utilizado como ânodo na célula a combustível. A adição do nióbio possibilita reduzir pela metade a quantidade de paládio, barateando o custo da célula. Ao mesmo tempo, aumenta expressivamente sua potência. Mas sua principal contribuição é diminuir o envenenamento eletrocatalítico do paládio, resultante da oxidação de intermediários fortemente adsorvidos como o monóxido de carbono, no funcionamento de longa duração da célula”, explicou Mauro Coelho dos Santos, professor da UFABC, orientador do doutorado direto de Souza e coordenador do estudo em pauta.

Do ponto de vista ambiental, que mais do que nunca deve ser um critério determinante nas escolhas tecnológicas, a célula a combustível alimentada por glicerol é considerada uma solução virtuosa, por poder substituir motores a combustão baseados em combustível fósseis.

Além de Souza e Santos, o estudo teve a participação de Paula Böhnstedt, apoiada pela FAPESP com bolsa de iniciação científica, de Victor dos Santos Pinheiro, apoiado pela FAPESP com bolsa de doutorado , de Edson Carvalho da Paz, de Luanna Silveira Parreira, apoiada pela FAPESP com bolsa de pós-doutorado e de Bruno Lemos Batista, apoiado pela FAPESP com Auxílio a Jovens Pesquisadores.

O artigo Niobium enhances electrocatalytic Pd activity in alkaline direct glycerol fuel cells pode ser acessado em https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/celc.201901254. Agência Fapesp

Desenvolvida célula de combustível de alta potência

O setor de transporte é um dos maiores consumidores de energia da economia dos EUA, agora com uma procura crescente para torná-lo mais limpo e eficiente. Existem mais pessoas a usar carros elétricos, e projetar aviões, submarinos e navios elétricos é muito difícil devido às limitações da energia.

Photo ScienceDaily

Uma equipe de engenheiros da Escola McKelvey de Engenharia da Universidade de Washington em St. Louis (EUA) desenvolveu uma célula de combustível de alta potência que aprimora a tecnologia nessa área. Liderados por Vijay Ramani, o Roma B. e Raymond H. Wittcoff Professor Universitário, a equipe desenvolveu uma célula de combustível de borohidreto direto que opera com o dobro da voltagem das células de combustível comerciais atuais.

Esse avanço usando uma interface bipolar de microescala habilitada para gradiente de pH (PMBI), poderia impulsionar uma variedade de modos de transporte, incluindo veículos submarinos não tripulados, drones e, eventualmente, aeronaves elétricas, a um custo significativamente menor, segundo publicação da revista Nature Energy em 25 de fevereiro

"A interface bipolar em microescala habilitada para gradiente de pH é a base dessa tecnologia", disse Ramani, também professor de engenharia energética, ambiental e química. "Isso permite-nos operar esta célula de combustível com reagentes líquidos e produtos em submersíveis, nos quais a flutuabilidade neutra é fundamental, ao mesmo tempo em que nos permite aplicá-la em aplicações de maior potência, como os drones voadores".

A célula de combustível desenvolvida na Universidade de Washington usa um eletrólito ácido num elétrodo e um eletrólito alcalino no outro elétrodo. Normalmente, o ácido e o álcali reagem rapidamente quando colocados em contato um com o outro. Ramani informou que o principal avanço é o PMBI, que é mais fino que um fio de cabelo humano. Usando a tecnologia de membrana desenvolvida na McKelvey Engineering School, o PMBI pode impedir a mistura do ácido e do álcali, formando um acentuado gradiente de pH e possibilitando a operação bem-sucedida desse sistema.

"Tentativas anteriores para alcançar esse tipo de separação ácido-alcalina não conseguiram sintetizar e caracterizar completamente o gradiente de pH no PMBI", disse Shrihari Sankarasubramanian, investigador da equipe de Ramani. "Usando um novo design de elétrodos em conjunto com técnicas eletroanalíticas, conseguimos mostrar inequivocamente que o ácido e o álcali permanecem separados".

O autor principal, Zhongyang Wang, candidato a doutorado no laboratório de Ramani, acrescentou. "Uma vez comprovado que o PBMI sintetizado usando nossas novas membranas funcionou efetivamente, otimizamos o dispositivo de célula de combustível e identificamos as melhores condições operacionais para obter uma célula de combustível de alto desempenho. Foi um caminho tremendamente desafiador e recompensador para o desenvolvimento das novas membranas de troca iônica que permitiram o PMBI."

Outros participantes deste trabalho incluem Cheng He, um candidato a doutorado, e Javier Parrondo, ex-investigador do laboratório de Ramani.

A equipe está trabalhando com o Office of Technology Management da universidade para explorar oportunidades de comercialização.

Fonte: ScienceDaily

Toyota quer transformar ar em combustível

A aposta que faz a Toyota nos veículos movidos hidrogênio com célula de combustível (fuel cell) leva a uma pesquisa avançada para a produção do hidrogênio.

Em comunicado oficial a Toyota começa com algo surpreendente. “Como por magia, colocamos um dispositivo específico em contacto com o ar que respiramos, expô-lo à luz solar, e este produz combustível, gratuito”.

Parece realmente utópico. Combustível de graça?

Sim o combustível daí retirado é 100% gratuito, e é hidrogênio.

A Toyota está na vanguarda dos veículos que usam já as células de combustível, recorrendo ao hidrogênio para produzir energia elétrica, este sim combustível abundante e limpo.

Apesar de ser o elemento mais abundante do universo, está “acoplado” a outro elemento, o oxigênio, e assim os dois formam a molécula da água H2O.

Para separar estes dois elementos são necessários, atualmente, complicados e dispendiosos processos, recorrendo-se ainda a combustíveis fosseis como fonte energética para esta separação, sendo, até agora, este um dos grandes entraves á produção em massa dos carros movidos a hidrogênio.

Mas a Toyota pretende mudar isso, e fez uma parceria com a DIFFER (Dutch Institute for Fundamental Energy Research) tendo já desenvolvido um dispositivo capaz de absorver o vapor de água existente no ar, separando os dois elementos recorrendo á energia solar.

A razão deste projeto é, porque o planeta necessita de combustíveis limpos e sustentáveis, onde se inclui o hidrogênio correndo o risco de “asfixiar” se não for reduzido o uso de combustíveis fosseis, e consequente emissão de gazes de estufa.

A divisão de Pesquisa Avançada de Materiais da TME (Toyota Motor Europe) e o grupo dos Processos Catalíticos e Eletromecânicos para Aplicações Energéticas da DIFFER, liderado por Mihalis Tsampas, trabalharam em conjunto para conseguir um método que permite a divisão da molécula da água nos seus elementos constituintes, quando a água está na forma gasosa (vapor) e não na forma líquida.

Trabalhar com gás em vez de líquido tem várias vantagens. As vantagens são em primeiro lugar porque os líquidos apresentam alguns problemas, como a formação de bolhas e depois na forma gasosa, não são necessárias instalações de purificação, e finalmente como a água usada é a que está no ar a tecnologia pode ser usada onde não há agua disponível.

A TME e a DIFFER, desenvolveram uma nova célula foto eletroquímica no estado sólido, capaz de capturar água do ar, e, após exposição solar, gera hidrogênio.

O primeiro protótipo atingiu uns impressionantes 70% da produtividade obtida por um dispositivo equivalente usando água, o que é bastante prometedor. O sistema é composto por membranas poliméricas de eletrólitos, foto elétrodos porosos e materiais absorventes de água, que são combinados num dispositivo específico com uma membrana.

O projeto, conseguiu que lhe fossem atribuídos fundos do Fundo NWO ENW PPS.

"O próximo passo é tentar melhorar o dispositivo. O primeiro protótipo usava foto elétrodos muito estáveis, mas com limitações.O material usado apenas absorvia luz UV, o que é menos de 5% de toda a luz solar que chega à Terra. A próxima fase passa por aplicar materiais de ponta e otimizar a arquitetura aumentando a absorção de água e da luz solar”, afirmou Mihalis Tsampas.

O protótipo da célula fotoeletroquímica 

Depois de ultrapassado este obstáculo, talvez seja possível aumentar a escala da tecnologia. As células foto eletroquímicas usadas para produzir hidrogênio são muito pequenas (à volta de 1 cm2). Para serem economicamente viáveis têm que crescer, pelo menos, 100 a 1000 vezes.

Segundo Tsampas, apesar de ainda não terem conseguido totalmente, tem esperança que estes sistemas possam servir não só para os automóveis, como também produzir energia para as habitações.

Fonte: Razaoautomovel

Espanha aposta no hidrogênio como combustível para automóveis

A Espanha está empenhada em melhorar o meio ambiente e a reduzir nas emissões de combustíveis fósseis. Para isso, o governo espanhol fez uma parceria com a empresa energética Acciona, para construir uma central de painéis solares com o intuito de utilizar essa energia para produzir hidrogênio.

Infelizmente, os veículos movidos a célula de combustível têm baixa popularidade na Europa, visto que o volume da produção de hidrogênio necessário é pequeno para tornar possível mais veículos utilizarem este combustível ecológico.

Apesar disso, o governo de Espanha viu uma oportunidade de renovar a frota de autocarros e aposta num projeto pioneiro que lhes permitirá poupar imenso dinheiro, bem como melhorar a qualidade do ar.

A ilha de Maiorca, nas Baleares, vai ter o privilégio de ter a central de painéis solares que vai criar hidrogênio para ser utilizado como combustível.

O investimento público necessário ser de 41 milhões de euros. Quem ficará com os direitos de produção é a Acciona e, primariamente, o abastecimento destina-se a transportes públicos.

Assim sendo, o próprio método de produção do hidrogênio será limpo e o combustível não irá emitir gases poluentes. Para já, as autoridades locais, estão ansiosas com esta produção de hidrogênio, tendo em conta que vai abrir portas para uma frota de autocarros equipados com células de combustível limpo.

A médio prazo prevê-se que, os autocarros utilizados como transporte público, sejam substituído pela nova frota movida a gás natural ou hidrogênio.

Este projeto será pioneiro na Europa. Não só vai permitir reduzir na importação de combustíveis fósseis para alimentar os transportes públicos como também ajudará a diminuir na produção de energia para uso caseiro.

E, desta forma, as ilhas Baleares podem tornar-se auto-suficiente em termos de produção energética.

O governo espanhol também quer a integração deste projeto num programa que permita melhorar a produção industrial do arquipélago localizado no Mediterrâneo, o qual depende bastante do turismo para entrada de capitais.

Fonte: PortalEnergia

Qual o futuro das células de combustível

Os combustíveis fosseis, apesar de serem os mais usados, são a causa principal do aumento dos níveis de poluição. Os países estão a implementar legislação cada vez mais exigente, e as limitações nas reservas dos mesmos combustíveis, encarecem o seu custo. 

Por outro lado a ausência de regulamentos no sector de distribuição de energia elétrica, com grandes perdas elétricas, acidentes com radiações eletromagnéticas, localização e custos de centrais elétricas, são preocupações que a nível global estão a alarmar cada vez mais a humanidade.

Estas questões são um bom motivo para a investigação e desenvolvimento de novas fontes de energia ecologicamente limpas e altamente eficientes e com ciclos de vida renováveis.

As células de combustível representam uma alternativa eficiente para a conversão de energia no futuro, independentemente do combustível, seja ele o hidrogênio, o metanol, o metano, o etano ou o etanol).

Um grande número de organizações e empresas assumiram o desafio de iniciarem a comercialização de células de combustível. Existe muita discussão ligada á tecnologia das células de combustível. Áreas como, a modelização, catálise, fabrico industrial e controlo, representam desafios adicionais à espera de serem compreendidos e solucionados.

Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as células de combustível apresentam um elevado potencial de desenvolvimento. As tecnologia concorrentes ás células de combustível, incluindo turbinas de gás e motores de combustão interna, já atingiram um nível de desenvolvimento muito avançado. Ainda existem diversos problemas importantes por resolver na tecnologia das células de combustível de maneira a conseguir lançar no comércio em larga escala.

Todos os dias surgem melhorias como, por exemplo, novas membranas de permuta protônica, melhores catalisadores, melhores desenhos das células e novos modos de funcionamento dinâmicos, estando a ser investigadas e desenvolvidas diversas soluções possíveis para os problemas das células de combustível.

Podemos assumir que tudo está a ser feito para tornar comercial uma tecnologia limpa, eficiente e renovável.

Fonte: PortalEnergia

Pesquisadores de Israel avançaram no processo de produção de hidrogênio combustível

Pesquisadores da Universidade do Negev (BGU) e do Instituto de Tecnologia de Israel quebraram o mecanismo químico que permitirá o desenvolvimento de um novo e mais eficiente processo fotoquímico para produzir hidrogênio a partir da água, de acordo com um novo estudo publicado na Nature Communications.

Esta é a primeira pesquisa a revelar com sucesso a reação química fundamental presente na energia solar que poderia formar o elo perdido para gerar a eletricidade necessária para transportar este processo, permitindo que ele se desenvolva naturalmente em vez de depender de grandes quantidades de fontes de energia. energia feita pelo homem ou metais preciosos para catalisar a reação.

A produção de hidrogênio não emite gases de efeito estufa, mas o processo exigiu até agora mais energia do que é gerado e, como resultado, tem viabilidade comercial limitada.

A produção de hidrogênio para combustível requer dividir as moléculas de água (H2O) em dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. A pesquisa revela um grande avanço no entendimento do mecanismo que ocorre durante a divisão fotoquímica do peróxido de hidrogênio (H2O2) em fotoeletrodos de óxido de ferro, o que envolve dividir a reação de fotooxidação de linear para dois sítios.

Veículos mais eficientes

“Esta descoberta pode ter um impacto significativo nos avanços para substituir os combustíveis baseados em carbono por combustíveis de hidrogênio mais ecologicamente corretos”, segundo a equipe de cientistas, que acrescenta: “Os fabricantes de automóveis buscam desenvolver veículos movidos a hidrogênio. que são considerados eficientes e respeitosos com o meio ambiente e, ao contrário dos veículos elétricos, permitem um rápido reabastecimento e uma maior quilometragem “.

A energia solar é limpa e abundante. Mas para que esse recurso funcione quando o sol não está brilhando, a energia deve ser armazenada em baterias ou por um processo chamado fotocatálise, no qual a energia captada do sol é usada para fabricar combustíveis. De acordo com um artigo publicado na Applied Physics Letters, as perovskitas de duplo haleto podem ter as propriedades certas para dividir a água e produzir combustível a partir do hidrogênio e do oxigênio.

Sistema vai aproveitar energia solar para transformar água poluída em hidrogênio

Hidrogênio é o elemento mais abundante e o combustível mais limpo do universo. Ao contrário dos combustíveis de hidrocarbonetos, tais como petróleo, carvão e gás natural, onde o dióxido de carbono e outros contaminantes são liberados na atmosfera quando utilizado.

O uso de combustível de hidrogênio produz apenas água pura (H2O) como subproduto. Infelizmente, o hidrogênio puro não existe naturalmente na Terra e, portanto, tem de ser fabricado. Historicamente, o custo de fabricação de hidrogênio renovável como combustível alternativo tem sido maior do que o custo da energia utilizada para fazê-lo. Este é o dilema da economia do hidrogênio, e que HyperSolar pretende abordar.

Por mais de um século, dividir moléculas de água em hidrogênio e oxigênio por eletrólise tem sido bem conhecido. Teoricamente, esta tecnologia pode ser usada para produzir uma quantidade ilimitada de combustível de hidrogênio limpa e renovável para alimentar um mundo livre de carbono. No entanto, na prática, a eletrólise só é realizada com água altamente purificada, para evitar que os poluentes contaminem ou travem o processo. E essa é uma das principais barreiras para a produção acessível de hidrogênio renovável.

Com o HyperSolar é possível usar qualquer fonte de água, até mesmo as provenientes dos oceanos, até água descartada pela indústria, e o resultado é um hidrogênio puro e pronto para ser usado como combustível.

A principal vantagem do HyperSolar é a redução dos custos. Ele é extremamente mais barato do que os convencionais. A energia solar, é produzida no próprio aparelho, através de nanopartículas protegidas por um sistema que evita a corrosão e o superaquecimento. Com isso o sistema se torna mais eficiente, precisando de menos elementos fotovoltaicos que os tradicionais.

A ideia principal é que o equipamento permita ser um sistema de produção de hidrogênio renovável linearmente escalável e auto-suficiente. Como resultado, ele destina-se a ser instalado em praticamente qualquer lugar na produção de combustível de hidrogênio para uso local. Este modelo distribuído de produção de hidrogênio irá abordar um dos maiores desafios da utilização de deste tipo combustível limpo em grande escala.

Água do mar é transformada em combustível no Japão com a ajuda da energia solar

Todos nós sabemos que a água do mar é um dos recursos mais abundantes da Terra. Certo? Pois bem, cientistas japoneses trabalharam em uma solução que utiliza o potencial solar para transformar a água salgada em energia. Como assim? O processo produz peróxido de hidrogênio a partir da água e portanto esse material pode ser usado como células de combustível.

Os primeiros resultados das pesquisas e experimentos já viraram um artigo científico, publicado na revista Nature Coomunications. O intuito deste trabalho é encontrar alternativas mais eficientes e limpas para a produção de energia.

O hidrogênio já é bastante usado como combustível. Para tanto, para que funcione, ele precisa ser armazenado de forma altamente comprimida. Já o peróxido de hidrogênio (H²O²) pode ser armazenado na forma líquida e transportado em altas densidades, com muito mais segurança.

Com esse estudo, os cientistas japoneses conseguiram desenvolver uma célula fotoeletroquímica que produz o H²O². O processo acontece de maneira bem simples: quando a luz solar ilumina o fotocatalisador, ele absorver fótons e usa a energia para iniciar as reações químicas de oxidação, de forma a transformar a água do mar em H²O².

O processo, por sua vez, poderia ser aplicado em água doce também. Mas, os cientistas descobriram que o grau de eficiência é muito maior com a água do mar, que chega a 48mm, enquanto a água doce fica em 2mm, isso a cada 24 horas de exposição.

Para os cientistas japoneses, esse é mais um passo em direção a descobertas que substituam a energia proveniente de gás natural e que barateiem a produção de peróxido de oxigênio, para que ele seja considerado uma fonte energética viável e eficiente.

Células de hidrogênio para substituir o diesel

Empresas e governo dos Estados Unidos querem expandir a participação das células de combustível na matriz energética do país

Governo e empresas americanas estão investindo em células de hidrogênio para substituir o consumo de diesel em unidades de refrigeração a reboque, nos Estados Unidos. Essas unidades são usadas em caminhões e constituem um motor extra e menor que queima mais de 37 litros de diesel por dia e emite 100 quilogramas de dióxido de carbono. Os "motorezinhos" são utilizados para esfriar o interior dos veículos e para preservar produtos para entrega, como saladas, comida congelada e bebidas. Diminuir o consumo de diesel é importante porque além de poluir o ambiente, esse combustível integra o grupo de substâncias cancerígenas para seres humanos.

A iniciativa é fruto da parceria entre o Departamento de Energia Americano e fabricantes de células de combustível, como a Nuvera e a Plug Power, para produzir a primeira unidade de refrigeração que funciona à base de células de hidrogênio. O programa terá duração de dois anos e é parte de iniciativas de expansão de células de combustível na matriz energética dos Estados Unidos por parte do governo. As células de combustível também estão sendo empregadas em aeroportos, em empilhadeiras e para carregar geradores de energia de emergência.

Período de testes

Os engenheiros estão medindo e calibrando a utilização desse novo motor, para adequá-lo às necessidades e às condições de estrada que os motoristas encontram. Dentre as características que estão sendo levadas em consideração estão: a distância percorrida nas viagens, o tempo gasto dirigindo e o número de paradas que o motorista faz. Além disso, o posicionamento do motor no veículo precisa ser estudado, porque o aparelho carrega combustível altamente inflamável.

Os engenheiros esperam que essa iniciativa demonstre a viabilidade técnica e econômica das células de hidrogênio, e sirva de incentivo para que empresas e o governo façam planos de inserir esse tipo de combustível nos planos de construção de infraestrutura do país.

Bicicleta pode rodar até 80 quilômetros movida só por hidrogênio

Engenheiro elétrico projetou veículo que está em fase de testes

Em testes há cerca de um mês nas ruas da capital paranaense, a bicicleta pode alcançar até 35 km/h se rodar uma distância entre 60 a 80 quilômetros, sem emitir nenhuma espécie de poluente. Isso é possível graças ao cilindro de hidrogênio que foi colocado no quadro de ferro e alimenta o motor, de tamanho pequeno, instalado na garupa da bicicleta.

Em Curitiba, surge mais um invento que tem como objetivo servir de meio de transporte que seja prático e, ao mesmo tempo, combata a poluição, que já se encontra em níveis acentuados. O responsável pela nova iniciativa é o engenheiro elétrico Giovani Gaspar. Ele criou uma bicicleta movida com motor a hidrogênio.

A intenção do criador também é projetar um estacionamento público para que as bicicletas sejam reabastecidas por uma fonte gratuita de energia. Isso seria possível por conta da captação de energia solar e água da chuva, que gerariam uma reação conhecida como eletrólise, que por sua vez gera o hidrogênio.

Veículos movidos a diesel poluem sete vezes mais o meio ambiente e são nocivos à saúde

Pesquisa realizada pela Universidade da Califórnia mostra que os veículos movidos por este combustível são responsáveis por 80% da poluição no país

A frota de veículos movida a diesel em São Francisco, no estado americano da Califórnia, é de apenas 10%, número muito inferior aos automóveis que utilizam gasolina. Esses 10% são responsáveis por cerca de 60% da produção de aerossóis orgânicos secundários (AOS), partículas nocivas à saúde humana.

Em uma pesquisa realizada pela Universidade da Califórnia em Berkeley, em todo país, o diesel é responsável por 80% da emissão dessas partículas. Os estudos foram os primeiros a comparar a produção de AOS na atmosfera proveniente de automóveis movidos a diesel e gasolina.

Os AOS são responsáveis por 90% dos danos causados à saúde humana provenientes de poluentes de escapamentos de carros. Elas são formadas na atmosfera a partir de gases que são emitidos por veículos automotores e também ajudam agravar o aquecimento global, além de possuírem um efeito a longo prazo semelhante ao do cigarro.

O diesel já era conhecido por ser altamente poluente por emitir carbono negro e aerossóis primários, além de óxido de nitrogênio. De acordo com as pesquisas, o diesel é poluente e tem o potencial 6,7 vezes maior de formar aerossóis secundários que a gasolina. Em junho de 2012 a International Agency for Research on Cancer - Agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer, tradução livre - (IARC), ligada à ONU, já havia classificado as emissões de motores a diesel como cancerígenas para seres humanos (veja mais na matéria "Alta exposição a emissões de diesel causa câncer de pulmão, avalia agência").

Brasil

No Brasil, professores da USP, em parceria com profissionais da PUC-RJ e da Petrobras, também realizaram estudos e experimentos semelhantes aos feitos nos EUA para identificar emissões de aerossóis secundários nas cidades de São Paulo e Rio de Janeiro.

Segundo especialistas entrevistados pela revista Veja, trata-se de um assunto de saúde pública. Estudos realizados pela Faculdade de Medicina da USP revelam que em São Paulo ocorrem cerca de quatro mil mortes precoces por ano provenientes de doenças causadas por aerossóis secundários e primários.

A pesquisa irá direcionar a atenção para fiscalização de veículos movidos a diesel e reforçar a necessidade de novos projetos e soluções para este problema. Os combustíveis brasileiros são mais concentrados em enxofre e hidrocarbonetos, diferente dos modelos europeus. Recentemente, o Brasil lançou normas para reduzir a quantidade destas substancias, mas a adoção de combustíveis mais limpos ainda pode demorar alguns anos.

O fim da "economia do hidrogênio": o futuro imediato é elétrico

Os especialistas sustentam que seu uso não será viável em um tempo previsível, e energeticamente é um "desastre", porque produzir hidrogênio custa mais energia do que dá depois.

A "economia do hidrogênio", da qual Jeremy Rifkin falou em seu livro de 2002, parece não ser mais a melhor aposta para reduzir a dependência de combustíveis fósseis.

O Congresso dos Estados Unidos financiou pesquisas sobre o motor a hidrogênio com mais de 1 bilhão de dólares nos últimos 5 anos. O Parlamento Europeu aprovou em maio de 2008 um item de € 470 milhões para uma iniciativa de célula de combustível a hidrogênio, com a recomendação ao setor privado de fazer o mesmo.

Embora tenha sido provado que o uso desse tipo de energia alternativa é mais eficiente e menos nocivo ao meio ambiente do que os combustíveis tradicionais, o custo de produção de hidrogênio para uso em automóveis não justificaria o investimento.

Exemplos incluem a General Motors (GM), que começou na era do hidrogênio em 1998, mas renunciou à iniciativa pouco tempo depois. O vice-presidente da empresa, Bob Lutz, descartou em março de 2008, durante a exposição de automóveis de Genebra, a viabilidade dos carros movidos a hidrogênio "para a produção em massa de curto prazo", disse ele ao The Wall Street Journal.

Tanto a GM quanto a Toyota japonesa desviaram sua atenção do "carro movido a hidrogênio" e o colocaram no "carro elétrico", que funciona com uma bateria de lítio recarregável.

Alguns especialistas não terminam de convencer dos benefícios do hidrogênio. "Há sérias barreiras aos carros movidos a hidrogênio", diz o vice-diretor do Instituto de Pesquisa Automobilística da Universidade Politécnica de Madri (Insia), José María López, citado pelo jornal El País.

"O armazenamento é um deles, o hidrogênio é um gás, e sua densidade de energia é muito baixa, então ou você coloca um tanque de 700 litros no carro, ou você tem que aumentar muito a pressão, e nenhum dos dois As coisas são muito práticas ", acrescenta. López é o autor do livro "O ambiente e o automóvel".

"O hidrogênio não é um combustível natural", diz López. "Tem que ser produzido, e até hoje é muito caro, não será viável num tempo previsível, e energeticamente é um desastre, porque produzir hidrogênio custa mais energia do que dá depois".

"Apenas 20% a 25% da energia usada como fonte para sintetizar hidrogênio a partir de compostos naturais pode ser recuperada para uso final em células de combustível", diz Ulf Bossel, do Fórum Europeu de Células de Combustível de Lucerna. "Como as leis da física não podem ser alteradas com políticas ou investimentos, a economia do hidrogênio nunca fará sentido".

Existem mais problemas. As "células de combustível de hidrogênio" estão totalmente limpas na estrada. Eles emitem apenas vapor de água. Mas a gasolina não precisa ser fabricada e o hidrogênio. De acordo com um estudo realizado por Oak Ridge Laboratory, uma instalação federal do Departamento de Energia. Nos Estados Unidos, existem duas formas viáveis ​​de produzir hidrogênio a curto prazo: do gás natural nas próprias estações de serviço e da biomassa ou carvão em grandes fábricas centralizadas.

A produção de um quilo de hidrogênio pelo primeiro método emite 12 quilos de dióxido de carbono. Isso significa que os atuais carros movidos a hidrogênio da Honda e da General Motors emitem (antes do início) entre 110 e 190 gramas de dióxido de carbono por quilômetro. O primeiro é uma figura comparável aos carros modernos a gasolina de pequeno porte.

Por que usar eletricidade para produzir hidrogênio por eletrólise? E o hidrogênio produzido deve ser transportado, comprimido, armazenado e transformado novamente em eletricidade em uma célula de combustível, para movimentar o carro com eletricidade. Muito mais eficiente é alimentar diretamente uma bateria com eletricidade e alimentar um motor elétrico.

O futuro imediato passa pelo veículo elétrico. A economia do hidrogênio ainda está muito distante.