Foto de Marcin Jozwiak na Unsplash
Hidrogênio azul, ou H2A, é aquele produzido a partir da reforma a vapor do metano, com a captura e armazenamento do carbono gerado durante esse processo. Ele pode ser usado como combustível em motores ou gerar eletricidade em células de hidrogênio.
O H2A é uma fonte de energia de baixo carbono, pois não emite dióxido de carbono (CO2), mas as consequências a longo prazo do armazenamento do carbono ainda são desconhecidas. Apesar disso, esta tecnologia é vista como uma das possíveis soluções para reduzir os impactos das mudanças climáticas.
O hidrogênio é o elemento químico 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.
Embora esteja presente em diversos locais, não é comum obter hidrogênio diretamente na natureza. Assim, é necessário algum tipo de processamento, o que o caracteriza como uma fonte secundária de energia.
O hidrogênio pode ser obtido de várias formas. Cada uma produz um hidrogênioclassificado com uma cor diferente.
O hidrogênio azul é obtido a partir do metano encontrado no gás natural, por um processo chamado Reforma a Vapor do Metano, ou Steam Methane Reforming (SMR), em inglês. Nele, o metano (CH4) reage com vapor de água (H2O) em alta temperatura e pressão, gerandohidrogênio (H2) e dióxido de carbono (CO2). Posteriormente, o CO2 resultante pode ser liberado na atmosfera, utilizado por outras indústrias ou armazenado em reservas geológicas.
Atualmente, mais de 70% do hidrogênio produzido no Brasil é através da Reforma a Vapor do Metano, mas para ser classificado como hidrogênio azul é necessário que haja a captura e a destinação correta do carbono produzido.
A Captura e Armazenamento de Carbono, ou CCS(sigla em inglês para Carbon Capture and Storage), surgiu como uma ferramenta capaz de amenizar os impactos das emissões de CO2 na atmosfera, proveniente de combustíveis fósseis.
A captura do carbono na produção de hidrogênio azul é classificada como pré-combustão. Nesse processo, o CO2 é capturado diretamente do combustível (gás natural), sem precisar ser queimado. O resultado é um CO2 com pressão e concentração relativamente altas, o que facilita a sua captura.
Após ser capturado, o CO2 é transportado normalmente por gasodutos ou navios até uma formação geológica, onde ocorre o armazenamento. Esse reservatório de CO2 pode ser uma camada profunda de uma bacia sedimentar ou um aquífero salino abaixo da superfície do fundo do mar.
Por ser uma medida capaz de evitar a emissão de CO2 na atmosfera, o CCS faz do hidrogênio azul uma fonte de energia de baixo carbono. Além disso, é possível aproveitar parte dos gasodutos já existentes para o transporte de CO2, o que reduz os custos de infraestrutura.
O CCS é uma tecnologia que deve ser aproveitada pelos seus benefícios ao meio ambiente, mas sua utilização pode gerar certo conforto das grandes indústrias para continuar extraindo combustíveis fósseis, como o gás natural.
Além disso, os investimentos para um sistema de CCS em grande escala são elevados, e para que funcione, é necessário o engajamento de todos os setores ainda muito carbonizados, como de energia e transportes.
Nesse sentido, o hidrogênio azul vem como uma possível solução para viabilizar esse sistema. Segundo a Empresa de Pesquisa Energética, o H2A tem potencial de ganho de escala, ou seja, quanto mais produzi-lo, menores serão os custos de sua produção e, consequentemente, do CCS.
Vale ressaltar que as consequências a longo prazo do armazenamento de CO2 em reservas geológicas ainda são desconhecidas. Um projeto de CCS no Porto de Tomakomai, no Japão, mesmo após encerrar suas atividades, permanecerá monitorando o comportamento do CO2 injetado e seu potencial de gerar eventos sísmicos.
Além disso, não se sabe se e por quanto tempo o CO2 pode permanecer isolado, ou se há a possibilidade dele entrar em contato com a atmosfera.
Um estudo publicado na Energy Science & Engineering concluiu que a produção de hidrogênio azul gera 20% mais pegada de carbono do que a queima de carvão mineral e 60% a mais do que a queima de óleo diesel, ambos combustíveis fósseis.
Segundo os autores, o vazamento de metano e dióxido de carbono no processo de produção do hidrogênio azul é o principal responsável por esses números.
Nos cenários propostos por Howarth e Jacobson, o uso do hidrogênio azul emite menos dióxido de carbono do que o carvão e o diesel. Mas mesmo com um mínimo de vazamentos e com um máximo de captura e armazenamento de carbono, a utilização de hidrogênio azul emitiria mais metano que todas as outras fontes.
Caso essas questões sejam corrigidas, o hidrogênio azul pode ter um impacto ambiental favorável e oferecer uma tecnologia de ponta atraente.
Além disso, a produção de hidrogênio azul requer muita energia, que normalmente provém de fontes fósseis, o que só intensifica a utilização deste tipo de combustível e seus impactos negativos.
Ao passar pelo processo de combustão, o hidrogênio libera apenas água e energia térmica. Por isso ele é considerado uma fonte de energia limpa. No entanto, os motores de combustão tradicionais precisarão de adaptações ao uso de hidrogênio, o que pode ser custoso. Vale destacar que o H2 é altamente inflamável, exigindo cuidados adicionais de segurança no seu manuseio e armazenamento.
Por outro lado, usar hidrogênio azul reduz muito o impacto ambiental da queima de combustíveis fósseis, como o gás natural. Outra vantagem dele está em sua alta taxa de combustão, o que gera mais energia com maior eficiência. Além disso, com os avanços tecnológicos, sua viabilidade poderá aumentar para o consumidor final.
Uma outra maneira ainda mais promissora para a utilização de H2A é por meio de células a combustível, ou células de hidrogênio.
Esses equipamentos produzem energia elétrica e vapor de água, combinando o oxigênio do ar com o hidrogênio armazenado. Assim, a geração de energia por meio desses dispositivos não emite gás carbônico (CO2) na atmosfera, tornando esse processo limpo.
A construção de células a combustível ainda é cara, mas está em constante aprimoramento. Conforme o hidrogênio for ficando mais barato e acessível, a aplicação desta tecnologia tende a crescer no mesmo ritmo.
A principal vantagem das células a combustível está na capacidade de armazenar o hidrogênio e facilitar seu transporte pelo consumidor final. Em outras palavras, elas funcionam como uma espécie de “bateria” recarregável, onde ocorre o reabastecimento de hidrogênio para manter a reação eletroquímica que produz eletricidade.
O hidrogênio azul é umaalternativa para mitigar o efeito estufa a curto prazo. Trocar a queima direta do gás natural por H2A pode reduzir a emissão de CO2 na atmosfera. Entretanto, o escape de metano no processo de produção de hidrogênio azul é um problema que precisa ser resolvido para tornar esse combustível uma fonte viável de energia.
Ainda que as tecnologias avancem e a infraestrutura de produção de H2A não emita mais gases de efeito estufa, o gás natural de onde é extraído o hidrogênio não é uma fonte infinita de produção de energia, assim como todos os outros combustíveis fósseis.
Nesse sentido, o melhor caminho para desacelerar o aquecimento global é por meio do uso de fontes renováveis de energia limpa, como a solar, eólica e hidráulica. Porém, o hidrogênio azul pode promover certo alívio ao planeta a curto prazo.
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