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Conheça as diferentes tecnologias de produção de hidrogênio e suas cores correspondentes
O hidrogênio apresenta potencial para o desenvolvimento de uma economia de baixo carbono, especialmente no setor de energia. Como combustível, ele não libera gases do efeito estufa, e sua obtenção pode ocorrer de diversas formas.
A Agência Internacional de Energia (IEA) classifica o hidrogênio em diferentes “cores”, cada uma representando uma tecnologia de produção. As variedades mais conhecidas são o hidrogênio cinza, azul e verde. No entanto, existem outras variações que merecem ser exploradas e compreendidas em maior profundidade.
O que é hidrogênio?
O hidrogênio é o elemento mais abundante do Universo, com menor massa atômica (1 u) e menor número atômico (Z=1) entre todos os elementos conhecidos. Apesar de estar posicionado no primeiro período da família IA (metais alcalinos) da Tabela Periódica, o hidrogênio não faz parte dela, pois apresenta características físicas e químicas únicas que o diferenciam destes outros elementos.
Comumente, ele participa da composição de diversos tipos de substâncias orgânicas e inorgânicas, como o metano e a água. Quando não está combinado com outros elementos, ele é encontrado exclusivamente no estado gasoso, formado por uma molécula contendo dois átomos de hidrogênio, 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.
Processos de fabricação de hidrogênio
As diferentes “cores” do hidrogênio estão ligadas às diversas formas de produzi-lo, ou seja, à maneira como suas técnicas de fabricação são organizadas..
Cada tecnologia possui suas próprias matérias-primas e fontes de energia para a extração e produção de H2. Além disso, algumas tecnologias permitem que seja feita a captura do dióxido de carbono que pode ser gerado em alguns processos.
Hidrogênio preto
O hidrogênio preto é produzido a partir do carvão mineral antracito. O carvão antracito é um tipo bastante denso e com uma quantidade elevada de carbono. Ele é considerado o mais puro e possui o maior poder de geração de calor entre os diferentes tipos de carvão. O dióxido de carbono produzido é liberado na atmosfera, tornando ele uma fonte poluidora de energia.
Hidrogênio marrom
O hidrogênio marrom é semelhante ao hidrogênio preto, se diferenciando pelo tipo de carvão do qual o H2 é extraído. Neste caso, a matéria-prima para produção do hidrogênio é o carvão mineral hulha, um tipo menos denso e com menor teor de carbono em sua composição em comparação ao seu correspondente do tipo antracito.
Hidrogênio cinza
Conhecido como o tipo mais produzido atualmente, o hidrogênio cinza é aquele originado da Reforma a Vapor do Gás Natural, ou Steam Methane Reforming (SMR), em inglês. Neste processo, ocorre a reação de metano (CH4) com vapor de água (H2O) em alta temperatura e pressão, gerando gás hidrogênio (H2) e dióxido de carbono (CO2). Assim como para o hidrogênio preto e marrom, o carbono gerado pela reforma é liberado na atmosfera, o que torna o procedimento uma fonte de poluição.
Hidrogênio azul
O hidrogênio azul é produzido utilizando-se a mesma tecnologia para o hidrogênio cinza, a Reforma a Vapor do Gás Natural. A diferença está na destinação que é dada ao CO2 produzido pela reforma. Neste caso, o carbono é capturado, podendo ser utilizado por diferentes indústrias ou armazenado em reservatórios geológicos, como bacias sedimentares. O nome dado às tecnologias de processamento do CO2 é Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono, ou Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS) em inglês.
Hidrogênio turquesa
O hidrogênio turquesa é produzido por um processo chamado pirólise. Nele, o gás natural é submetido a altas temperaturas, ocorrendo a produção de H2 e carbono em estado sólido (Cs) que pode ser utilizado por diferentes processos industriais. Como não há a geração de dióxido de carbono (CO2), este processo se torna mais amigável ao meio ambiente do que a reforma a vapor. Por outro lado, o hidrogênio só é considerado turquesa quando a energia utilizada na pirólise é de fontes renováveis, como solar e eólica.
Hidrogênio verde
A produção do hidrogênio verde é feita a partir da eletrólise da água. Esse processo utiliza eletricidade para separar a água (H2O) em moléculas de hidrogênio (H2) e de oxigênio (O2). Isso é feito colocando-se dois eletrodos na água e aplicando uma corrente elétrica proveniente de fontes de energia renováveis, como energia hidráulica, solar e eólica.
Este tipo de hidrogênio vem ganhando cada vez mais relevância para as pesquisas científicas voltadas à produção de energia sustentável, uma vez que pode ser considerado uma fonte de energia de baixo carbono. Sua utilização em complemento às células a combustível é um caminho promissor para a geração de energia limpa.
Hidrogênio musgo
O hidrogênio musgo é produzido por meio de biomassa ou biocombustíveis, utilizando-se processos como a gaseificação, biodigestão anaeróbia e reformas catalíticas, é classificado como hidrogênio musgo. Nestes processos de produção, não há a necessidade de utilização de CCUS para o CO2 produzido, mas é preferível tendo em vista as mudanças climáticas atuais.
A vantagem deste tipo de hidrogênio está na possibilidade de geração de carbono nulo ou negativo, pois as plantas que fornecem a biomassa para os processos são capazes de capturar CO2 da atmosfera em uma quantidade maior do que é gerado na produção do hidrogênio musgo.
Hidrogênio branco
O hidrogênio branco é referente ao hidrogênio geológico ou natural, ou seja, extraído diretamente da natureza. Ele é raro de se encontrar e não há viabilidade em sua exploração atualmente.
Hidrogênio rosa
O hidrogênio rosa é produzido por eletrólise da água com fonte de energia nuclear. Como não há carbono na água e a energia nuclear gera pouco carbono em sua cadeia de produção, esta rota tecnológica vem sendo discutida de forma crescente.
Hidrogênio amarelo
O hidrogênio amarelo é aquele obtido exclusivamente com energia solar, ou seja, é uma variação do hidrogênio verde.
Portanto, é possível perceber que há diversas classificações para o hidrogênio, dependendo da maneira como ele é obtido. Cada uma delas possui suas vantagens e desvantagens, mas suas explorações podem ser o primeiro passo para o alcance da sustentabilidade e da geração de energia limpa.
