quarta-feira, 16 de junho de 2021

Coluna "Mecânica Online": Hidrogênio Verde: o combustível do futuro




Tarcisio Dias

A descarbonização do planeta é um dos objetivos estipulados por países de todo o mundo até 2050. Nesse sentido, a descarbonização de um elemento como o hidrogênio — responsável atualmente por mais de 2 % das emissões totais de CO2 no mundo —, que resulta no hidrogênio verde, se revela como um dos pontos-chave para esse novo momento.

O hidrogênio é o elemento químico que mais existe na natureza. Sua demanda global como combustível triplicou desde 1975, até chegar a 70 milhões de toneladas anuais em 2018.


Além disso, é uma fonte de energia limpa que só emite vapor de água e não deixa resíduos no ar, ao contrário do carvão e do petróleo.

A relação do hidrogênio com a indústria já vem de longe. Este gás foi usado como combustível desde o começo do século XIX em carros, dirigíveis e naves espaciais.

A descarbonização da economia mundial — um processo inadiável — lhe dará mais destaque e, se sua produção reduzir seu preço em 50% até 2030 (tal como prevê o Conselho Mundial do Hidrogênio), estaremos sem dúvida diante de um dos combustíveis do futuro.

O que é e como é obtido o hidrogênio verde? Esta tecnologia está baseada na geração de hidrogênio — um combustível universal, leve e muito reativo — por meio de um processo químico conhecido como eletrólise.

Este método utiliza a corrente elétrica para separar o hidrogênio do oxigênio que existe na água. Por esta razão, se essa eletricidade for obtida de fontes renováveis, então produziremos energia sem emitir dióxido de carbono na atmosfera.

A obtenção do hidrogênio verde por eletrólise a partir de fontes renováveis consiste na decomposição das moléculas de água (H2O) em oxigênio (O2) e hidrogênio (H2).

1. A água utilizada para a eletrólise deve conter sais e minerais para conduzir a eletricidade.

2. Dois eletrodos submersos na água e conectados a uma fonte de energia aplicam uma corrente contínua.

3. A dissociação do hidrogênio e o oxigênio acontece quando os eletrodos atraem para si os íons de carga oposta.

4. Durante a eletrólise ocorre uma reação oxidação-redução pelo efeito da eletricidade.

Esta fonte de energia tem pontos a favor e contra que devemos saber. Revisaremos alguns de seus aspectos positivos mais relevantes:

• 100 % sustentável: o hidrogênio verde não emite gases poluentes nem durante a combustão nem durante o processo de produção.

• Armazenável: o hidrogênio é fácil de armazenar, o que permite sua utilização posterior em outros usos e em momentos diferentes ao de sua produção.

• Versátil: o hidrogênio verde pode ser transformado em eletricidade ou combustíveis sintéticos e ser utilizado com finalidades domésticas, comerciais, industriais ou de mobilidade.

• Transportável: esta energia pode ser misturada com o gás natural em até 20 % e viajar pelos mesmos canais e infraestruturas do gás; o aumento desta porcentagem exigiria modificar diferentes elementos das redes existentes de gás para torná-las compatíveis.

Apesar de tudo, o hidrogênio verde também tem aspectos negativos que convém ressaltar:

• Custo mais alto: a energia procedente de fontes renováveis, fundamentais para gerar hidrogênio verde através da eletrólise, é mais cara de gerar, o que, por sua vez, torna mais cara a obtenção do hidrogênio.

• Maior gasto de energia: a produção do hidrogênio em geral e do verde em particular requer mais energia que outros combustíveis.

• Atenção com a segurança: o hidrogênio é um elemento muito volátil e inflamável, exigindo requisitos de segurança elevados para evitar fugas e explosões.

O hidrogênio como combustível é uma realidade em países como Estados Unidos, Rússia, China, França ou Alemanha. Outros como o Japão inclusive vão mais além, pretendendo ser uma economia de hidrogênio. A seguir, vejamos qual será seu impacto no futuro:

Gerador de eletricidade e água potável - A obtenção destes dois elementos é possível com a reação do hidrogênio e oxigênio em uma pilha de combustível. Este processo tem sido muito útil em missões espaciais, por exemplo, ao fornecer às tripulações água e eletricidade de forma sustentável.

Armazenamento de energia - Os tanques de hidrogênio comprimido são capazes de armazenar energia durante longos períodos de tempo e, além disso, são mais simples de manejar que as baterias de íons de lítio porque são mais leves.

Transporte e mobilidade - A grande versatilidade do hidrogênio permite seu uso naqueles nichos de consumo que são muito difíceis de descarbonizar como: transporte pesado, aviação ou transporte marítimo. Há diferentes projetos neste sentido, como Hycarus e Cryoplane — promovidos pela União Europeia (UE) —, que planejam introduzi-lo em aviões de passageiros.

Esta maneira de conseguir hidrogênio verde pouparia os 830 milhões de toneladas anuais de CO2 que se originam quando este gás é produzido por combustíveis fósseis.

Da mesma forma, substituir todo o H2 cinza mundial significaria 3.000 TWh renováveis adicionais por ano — similar à demanda elétrica atual na Europa.

Contudo, há algumas interrogações sobre a viabilidade do hidrogênio verde pelo seu alto custo de produção. São dúvidas razoáveis que irão desaparecendo conforme a descarbonização do planeta avance e, como consequência, se torne mais barata a geração de energia renovável.

Mecânica Online

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*Tarcisio Dias é profissional e técnico em Mecânica, além de Engenheiro Mecânico com habilitação em Mecatrônica e Radialista, desenvolve o site Mecânica Online® (www.mecanicaonline.com.br) que apresenta o único centro de treinamento online sobre mecânica na internet (www.cursosmecanicaonline.com.br), uma oportunidade para entender como as novas tecnologias são úteis para os automóveis cada vez mais eficientes.

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