Hidrogênio Verde

Em agosto de 2021 publicamos uma matéria sobre o hidrogênio verde como um dos possíveis recursos energéticos do futuro. Esta realidade ainda se mantém?  

De acordo com as últimas estimativas da Agência Internacional de Energia (AIE), publicadas em outubro de 2023 no relatório “Panorama da Energia Mundial”, a demanda energética global em 2023 é de 445 exajoules (EJ), e até 2050 é a estimativa é que a demanda aumente para 530 EJ, um aumento de 19,1%.

Nesse cenário de aumento de demanda energética, ainda segundo a AIE, a previsão é de que até 2050 haja um aumento expressivo na participação de fontes energéticas renováveis mundiais na matriz energética global, com um aumento mais expressivo a partir de 2030 (figura 1).

Figura 1.
Panorama da matriz energética mundial até 2050.

Fonte: International Energy Agency

Nesse contexto, além da necessidade de maior geração energética, também será necessária a expansão da capacidade de armazenamento da energia gerada, e essa necessidade gera a pergunta: como armazenar grandes quantidades de energia, de forma renovável, sem geração de resíduos e que supra a necessidade de diferentes setores globais?

Como resposta a essa pergunta, o hidrogênio verde entra como uma possibilidade.

O potencial do hidrogênio verde reside nas propriedades únicas do hidrogênio. O hidrogênio (H2) é um gás incolor e inodoro, leve, e um recurso abundante (há a estimativa de que 75% do sistema solar seja composto de hidrogênio). 

Além das suas propriedades físicas e ampla disponibilidade, o hidrogênio tem propriedades energéticas notáveis: cada quilograma de hidrogênio contém, aproximadamente, 2,4 vezes mais energia do que o gás natural, e para liberar a energia contida no hidrogênio a única entrada exigida é o oxigênio, e a única saída é a água. 

Em termos práticos, o hidrogênio como fonte energética não gera gases de efeito estufa (GEE), conforme a reação demonstrada abaixo:

Também é válido destacar que a energia liberada pela queima do hidrogênio é de (121kJ/g ou 242 kJ/mol ), que é um valor expressivo. A título de comparação a queima 1 g de gasolina (C8H18) é capaz de produzir apenas 48kJ de energia.

Mas afinal, o que é hidrogênio verde?

Nada mais é que o hidrogênio produzido mediante eletrólise da água. O processo no qual ocorre a divisão da água (H2O) em hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) através da submissão da molécula a uma corrente de água, onde então os átomos de hidrogênio se ligam formando a substância hidrogênio aquosa ou gasosa que pode ser usada como fonte de energia. 

Para o hidrogênio ser considerado verde, é obrigatória a utilização de fontes energéticas renováveis para o fornecimento da corrente elétrica necessária na reação, a título de exemplo, energia eólica ou solar. 

No Brasil, a principal fonte de energia para a formação de hidrogênio verde é a energia advinda de usinas hidrelétricas, sendo que para o hidrogênio ser considerado verde não pode haver uma emissão maior do que 7kg de gás carbônico para 1kg de hidrogênio, o que atualmente está dentro do valor emitido pelas usinas hidrelétricas para gerar hidrogênio.

Possibilidade de aplicações do hidrogênio verde

A utilização do hidrogênio pode ser diretamente como transportador de energia final ou pode ser posteriormente convertido em metano, gás de síntese, combustíveis líquidos, eletricidade ou produtos químicos como, por exemplo, amônio ou metanol. Possuindo diferentes possibilidades de aplicação em diferentes setores, com relevantes impactos potenciais.

Ainda, pode ser utilizado de forma estacionária, servindo por exemplo em estações móveis de energia para fornecer sistemas telefônicos ou como geradores de energia de emergência, minicélulas a combustível, e substitutos de baterias.

Além disso, o hidrogênio verde pode ser utilizado como combustível, e por gerar apenas água como saída na reação, é um recurso ideal para se utilizar no transporte e na indústria, inclusive na agroindústria. 

É válido também citar que em sua forma comprimida, o hidrogênio tem uma alta densidade de energia e, portanto, é adequada para o transporte de longa distância em terra ou através dos oceano. Ele é utilizado através da queima, em eletricidade ou convertido em uma célula de combustível. 

O hidrogênio verde pode ainda ser utilizado como forma de armazenamento de energia. Quando convertido em sua forma líquida, pode ser transportado após ser comprimido, estado onde possuí uma alta quantidade de energia por unidade de massa. 

Perspectivas sobre o hidrogênio verde

O hidrogênio verde tem potencial para ser recurso chave na descarbonização de setores-chave da economia global. 

Pode desempenhar um importante papel no armazenamento de energia renovável que não é utilizada de imediato, e tem potencial de equilibrar quantidade de energia disponível e a quantidade que está sendo consumida, com destaque em redes elétricas que utilizam fontes renováveis, como solar e eólica, que produzem energia de maneira constante. 

O potencial do hidrogênio de armazenar energia por longos períodos é fundamental para garantir que essas redes continuem estáveis e confiáveis, facilitando a descarbonização da matriz elétrica, e seu uso como “bateria”, que é especialmente vantajoso para transporte em longa distância ou para locais de difícil acesso.

O Brasil ganha destaque no cenário de expansão no uso de hidrogênio verde. Os expressivos recursos em termos de energia renovável no país o um potencial expoente no global de hidrogênio verde. 

Estima-se que até 2030, o Brasil possa produzir entre 0,6 e 1,1 milhões de toneladas de hidrogênio verde anualmente, com até 60,0% dessa produção destinada ao consumo interno. 

Até 2050 há a projeção de que o Brasil tenha potencial para produzir entre 21,0 e 32,0 milhões de toneladas anualmente, capacidade de suprir mais de 10,0% do mercado global. O Brasil tem, portanto, a possibilidade de ser um dos líderes da economia do hidrogênio verde nos próximos anos.

Fontes:

[1] IEA - Agência Internacional de Energia. World Energy Outlook 2024, IEA, Paris. Data de acesso 12 de dezembro de 2024. Mais informações em: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2024.

[2] UFPA – Universidade Federal do Pará – Hidrogênio Verde: A Energia do Futuro. Novos cadernos NAEA. v.26, n.1. Data de acesso 11 de dezembro de 2024. Mais informações em: https://periodicos.ufpa.br