Hidrogênio verde: o combustível do futuro

A geração de energia a partir de fontes alternativas e sustentáveis, como energia solar e eólica, já é uma realidade, mas encontrar formas eficientes de armazenar a energia produzida é uma das principais barreiras para a utilização em grande escala dessas fontes não constantes. O hidrogênio produzido a partir de fontes renováveis, chamado de hidrogênio verde, é conhecido como o combustível do futuro por possibilitar uma maior utilização de fontes de energia limpa e tem sido considerada uma tecnologia que irá permitir a transição da matriz energética mundial, que utiliza combustíveis fósseis, para a utilização de fontes com zero emissão de CO2.

Fábrica de hidrogênio verde em Delfzijl, Holanda

Hidrogênio a partir da eletrólise da água

O processo de produção de hidrogênio a partir da eletrólise é considerado uma das tecnologias mais promissoras para produção de hidrogênio verde, pois é um processo limpo e não poluente, sendo que o subproduto gerado é o vapor de água.

No processo, dois eletrodos ficam submersos em um líquido iônico, nesse caso a água, e nesses eletrodos é aplicada uma tensão fornecida por uma fonte de corrente continua (para produção de hidrogênio verde é necessário que essa fonte de energia seja limpa como, por exemplo, energia solar) e então inicia-se a quebra das moléculas de água gerando hidrogênio no cátodo e oxigênio no ânodo. O hidrogênio gerado pode ser armazenado de diversas formas para depois ser utilizado como combustível, o que permite sua produção e utilização em locais remotos, já que não necessita estar ligado na rede de energia elétrica.

Hidrogênio como combustível

Para converter o hidrogênio em força motriz, é necessário utilizar uma célula de combustível que realiza o processo inverso da eletrólise, gerando eletricidade e, como subproduto, vapor de água. Essa reação do hidrogênio libera muita energia e a taxa de conversão da energia química em energia elétrica é alta.

Se compararmos os veículos que utilizam células de combustível com os veículos que utilizam combustíveis fósseis, como gasolina e diesel, as células de combustível alcançam uma eficiência próxima de 60%, enquanto os motores de combustão interna giram em torno de 20 a 35%.

Nas últimas décadas, as baterias têm melhorado muito sua capacidade e eficiência, mas ainda é inviável o armazenamento de energia elétrica com essa tecnologia e, além da baixa capacidade de armazenamento, as baterias hoje produzidas em larga escala contam com componentes muito poluentes como o chumbo e o ácido sulfúrico.

Produção e Custo

A tecnologia de produção de hidrogênio a partir do processo de eletrólise utilizando fontes de energia sustentáveis tem avançado muito rápido e seu custo vem diminuindo muito, mas isso ainda é uma barreira importante para o uso desse combustível em larga escala. O hidrogênio verde tem um custo por volta de US$ 5/kg, enquanto o hidrogênio cinza (produzido a partir de fontes poluentes e não renováveis) em torno de US$ 2/kg.

A produção a partir de combustíveis fósseis já conta com uma grande produção mundial e o hidrogênio verde pode se tornar economicamente viável no momento que for produzido em grande escala. Já há alguns estudos sobre a possibilidade de purificar a água a partir da eletrólise, o que permitiria utilizar água não potável para produção de H2 e, após a combustão e adição de alguns sais minerais, seria possível obter água potável para consumo. Há também algumas pesquisas para utilização de água salgada como fonte, mas ainda não há uma estimativa em grande escala e hoje, para utilizar água dos oceanos, ainda é necessário realizar o processo de dessalinização, o que aumenta muito o custo final.

Hidrogênio e seu papel na transição da matriz energética

O Brasil é um país com uma matriz energética muito diversificada e sua extensão geográfica e a diversidade de climas possibilita a utilização de diversas tecnologias para produção de energia limpa. O potencial eólico e solar do Brasil está entre os maiores do mundo e muitas empresas já enxergam como um grande polo para produção sustentável. Muitos investimentos estão sendo feitos na criação de parques de energia solar para geração ligada a rede de distribuição das concessionárias (on-grid), o que é uma barreira em alguns locais, como as regiões Norte e Nordeste, que possuem um potencial solar maior que as demais regiões, mas uma grande dificuldade na transmissão da energia gerada. Portanto, armazenar energia em forma de hidrogênio pode viabilizar a geração limpa em regiões remotas.

Algumas tecnologias para a produção de hidrogênio verde vêm sendo testadas, mas a produção a partir da eletrólise da água tem se mostrando a mais viável. Algumas empresas já buscam certificações no Brasil para produzir em grande escala e estes certificados garantem que a fabricação é 100% com a utilização de energias renováveis e não há emissão de CO2 em nenhuma das etapas do processo.

A utilização de fontes renováveis na produção de hidrogênio é o método mais eficaz para reduzir as emissões de carbono, pois permite armazenar grande quantidade de energia com melhor eficiência do que em baterias e com zero emissão de CO2, características indispensáveis para a alta demanda energética mundial e a busca pela diminuição da emissão de gás carbônico nos processos de produção.