O hidrogênio é o elemento químico mais abundante no Universo, presente em 75% da massa que constitui o cosmo. No planeta Terra, é o terceiro elemento mais abundante na superfície e tornou-se um vetor energético fundamental para um planeta mais sustentável. O método utilizado para obtenção do hidrogênio verde é a eletrólise da água. Ao ser isolado, pode ser usado em segmentos difíceis de eletrificar através das tecnologias convencionais.

O que é Hidrogênio Verde

O hidrogênio verde é produzido através de fontes de energia limpas e renováveis, como as de matriz hidrelétrica, eólica, solar, entre outras. Deste modo, não há emissão de carbono durante o processo.

O hidrogênio verde pode ser usado diretamente como combustível em células a combustível (fuel cells), além de servir como matéria-prima para a síntese de outros produtos, como por exemplo amônia verde, aço e metanol. 

O elemento é considerado fundamental para a transição energética pelo crescente comprometimento internacional com a agenda da mudança climática. O Acordo de Paris e os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU traçaram metas para a descarbonização do planeta. Os signatários projetam que o hidrogênio verde substitua o petróleo e o gás natural e se torne o principal recurso energético até 2050.

 

Como se produz o Hidrogênio Verde?

Na planta de hidrogênio verde, sua obtenção é feita a partir da quebra das moléculas de água, por meio de um processo químico chamado eletrólise. Uma corrente elétrica é usada para quebrar as ligações químicas existentes entre o hidrogênio e o oxigênio. Esse é considerado um método verde, desde que a eletricidade utilizada seja obtida a partir de fontes de energia limpas e renováveis.

 

Como se armazena o Hidrogênio Verde?

O armazenamento do hidrogênio já conta com processos seguros e minuciosos devido à alta volatilidade e inflamabilidade. Ele pode ser armazenado e transportado, por exemplo, como gás em cilindros pressurizados, como líquido a baixas temperaturas, ou mesmo na forma de amônia. A amônia é produzida combinando o hidrogênio com gás nitrogênio obtido do ar atmosférico. Neste caso, o hidrogênio verde pode ser extraído do composto quando chega no destino, ou pode ser utilizado diretamente na forma de amônia.

Onde o Hidrogênio Verde pode ser usado?

O hidrogênio pode ser utilizado em sua forma gasosa ou convertido em amônia, por exemplo, servindo como matéria-prima essencial para os setores siderúrgico, de refino de petróleo e fertilizantes. Pode também ser utilizado como combustível para navios, aviação e veículos, bem como, para fabricação do aço verde e metanol verde.

Quais as vantagens e desvantagens do Hidrogênio Verde?

O uso do hidrogênio verde como chave da transição energética do planeta é sua principal vantagem, mas há outras: Tem grande potencial no setor de transportes, produção de amônia, metanol e aço, além de não ser tóxico.

Por outro lado, o custo de produção do hidrogênio verdade ainda é elevado, sendo o preço da energia o principal determinante no seu valor. Um outro fator relevante na composição do preço do hidrogênio é o investimento necessário (CAPEX). Eventuais avanços regulatórios, científicos e tecnológicos serão determinantes na contribuição da geração em escala, tornando seu preço mais competitivo. Certificações de descarbonização e redução de emissões também são fatores essenciais para tornar esse produto mais atrativo para o mercado.

Qual a diferença entre o Hidrogênio Verde e o Hidrogênio Azul?

A principal diferença entre o hidrogênio verde e o azul está no processo de obtenção do elemento e em seu impacto ambiental. A produção de hidrogênio verde leva em conta a utilização de energia limpa em seu processo e não gera emissões de carbono. Já o hidrogênio azul utiliza combustíveis fósseis em sua produção, o que impede a redução da dependência energética do gás metano e leva à emissão de dióxido de carbono.

Uma das formas de obtenção do hidrogênio azul se dá a partir de compostos como o metano, por exemplo, realizando um processo químico chamado reforma para obter hidrogênio por um lado e dióxido de carbono por outro. As emissões poluentes são minimizadas pela captura do dióxido de carbono de vários processos, resultando em um menor impacto negativo sobre o meio ambiente, no entanto, os sistemas de captura de CO₂ têm uma eficiência de 60 a 65%, e, portanto, uma quantidade entre 30 a 35% de dióxido de carbono ainda são emitidos durante o processo.  Há também o hidrogênio cinza, onde as emissões de poluentes são ainda maiores, e corresponde a maior parte do hidrogênio produzido mundialmente.

Enquanto o hidrogênio azul emite cerca de 3,5-4 kgCO₂ /kg H₂, o hidrogênio cinza conta com emissão de 10 kgCO₂ /kg H₂. O hidrogênio verde não emite CO₂.

Hidrogênio Verde no mundo

Os países que estão desenvolvendo os maiores projetos de produção de hidrogênio verde no mundo atualmente são a Espanha, Austrália, Alemanha, Holanda, China, Arábia Saudita e Chile. Existe uma série de projetos que estão sendo planejados ao redor do mundo. 

Na Espanha, por exemplo, a Iberdrola construiu a maior planta industrial de hidrogênio verde da Europa, com 20MW de eletrólise já em operação desde 2022. Além disso, a Iberdrola também possui uma planta de hidrogênio verde para mobilidade urbana em funcionamento na zona franca de Barcelona, com 2,5MW de capacidade instalada. Na Austrália, existem propostas para a construção de vários projetos em seu território, que conta com recursos energéticos renováveis, especialmente energia eólica e solar. Na América do Sul, o Chile foi o primeiro país da América Latina a apresentar uma estratégia nacional de hidrogênio verde, em novembro de 2020. Além desses exemplos, várias empresas em diversos países, incluindo o Brasil estão trabalhando no desenvolvimento de projetos que possam fazer uso de todo o potencial brasileiro para esse negócio. É esperado que, ainda em 2024, o Brasil seja o país latino-americano referência no desenvolvimento de projetos de hidrogênio renovável.

Hidrogênio verde no Brasil

Com a maior parte da matriz elétrica baseada em fontes renováveis e a expectativa de expansão do segmento, com o desenvolvimento de novas tecnologias como a eólica offshore, o Brasil tem condições de se tornar protagonista na produção de hidrogênio verde para atendimento à demanda interna e exportação. O Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) do Brasil, em fevereiro de 2021, apontou o hidrogênio verde como um dos temas prioritários para pesquisa e desenvolvimento no país.

A Neoenergia contribui para o setor elétrico brasileiro, e por meio do departamento próprio de hidrogênio verde, vem assinando memorandos de entendimento para o desenvolvimento de projetos de hidrogênio verde. Por exemplo, até o fim do 1º semestre de 2023 a companhia possuía acordos com a Prumo, holding controlada pela EIG, focada no Porto do Açu, no Rio de Janeiro; com o governo do Rio Grande do Sul, para o Porto de Rio Grande; além dos governos de Pernambuco, do Ceará e do Rio Grande do Norte.

 

Por que o uso de hidrogênio verde no setor de transportes é relevante no contexto brasileiro?

Embora no Brasil os veículos leves já contem com a opção do etanol como combustível, considerada neutra em carbono, existe um consumo enorme de combustíveis fósseis de veículos que não são compatíveis com o etanol, como caminhões pesados, ônibus, embarcações e aviões. 

Para esses nichos específicos do setor de transportes que não podem ser totalmente descarbonizados através dos biocombustíveis, a mitigação das emissões de CO₂ provavelmente virá de uma gama diversificada de soluções, a qual incluirá eletrificação e células a combustível a hidrogênio verde para os veículos cujas características sejam compatíveis com o desenvolvimento tecnológico atual de tais tecnologias. Os combustíveis verdes (derivados do hidrogênio verde) são as versões sintéticas quimicamente idênticas aos combustíveis fósseis, porém produzidos com base em energia renovável e hidrogênio verde, e podem ser usados em mais curto prazo, visto que são compatíveis com as redes de distribuição de combustíveis e com os motores a combustão dos veículos atuais.

Embora os combustíveis verdes que são compostos também por carbono emitam CO₂ quando queimados nos motores, em seu processo de combustão, o hidrogênio reagirá com o CO₂ capturado de fontes biogênicas ou inevitáveis, o que neutraliza em quase 100% as emissões que ocorrerão após a queima.