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Hidrogênio marrom é o termo usado para se referir ao hidrogênio (H2) produzido a partir do carvão mineral do tipo hulha. Um dos problemas decorrentes de sua produção é a geração e liberação de dióxido de carbono (CO2), um dos gases de efeito estufa que contribui para o aquecimento global exacerbado.
Entre todos os elementos conhecidos, o hidrogênio assume a posição de destaque como o mais abundante no Universo, exibindo a menor massa atômica (1 u) e o menor número atômico (Z=1). Embora localizado no primeiro período da família IA (metais alcalinos) na Tabela Periódica, nota-se que o hidrogênio não é considerado parte dessa família devido as suas características físicas e químicas únicas, que o diferenciam dos demais elementos.
O hidrogênio marrom é produzido por meio do processo de gaseificação, no qual as moléculas de H2 são extraídas do carvão mineral, especificamente do tipo hulha. Durante a gaseificação, carvão, oxigênio e vapor de água reagem com um elemento oxidante, gerando um gás denominado “syngas” (1). Também chamado de “gás de síntese”, o syngas é principalmente composto por monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrogênio (H2) e metano (CH4), sendo utilizado na produção de eletricidade, produtos químicos e como alternativa ao gás natural (2).
Na próxima etapa, o hidrogênio é separado dos demais elementos gasosos do syngas por meio de equipamentos especializados (3), e o CO2 residual é descartado na atmosfera. Esta liberação é o que torna o processo de produção do hidrogênio marrom uma fonte de poluição, e sua inviabilidade socioambiental se destaca nesse quesito (4).
As distintas tecnologias e matérias-primas para a obtenção do hidrogênio o caracterizam em diferentes cores. Algumas técnicas extraem H2 de combustíveis fósseis, gerando hidrogênio marrom e preto, provenientes do carvão, e hidrogênio turquesa, hidrogênio cinza e hidrogênio azul a partir do metano presente no gás natural. Adicionalmente, o hidrogênio rosa é produzido por eletrólise da água, desde que seja gerado através de energia nuclear.
O hidrogênio verde, por outro lado, é uma fonte energética de baixo impacto ambiental, obtido por meio da eletrólise da água, usando energia proveniente de fontes renováveis como solar e eólica.
Na produção do hidrogênio marrom, assim como na produção de hidrogênio preto e cinza, não ocorre o uso ou a captura e armazenamento do carbono (CCUS em inglês) gerado durante o processo. O CCUS engloba uma série de procedimentos nos quais o CO2 presente no gás de síntese é extraído e direcionado para fins que não incluem sua liberação na atmosfera, prevenindo acumulação e impactos no meio ambiente.
A principal diferença entre essas duas categorias reside no tipo de carvão utilizado na extração do hidrogênio. Enquanto o hidrogênio marrom é obtido por meio da gaseificação do carvão hulha, o hidrogênio preto é extraído do carvão do tipo antracito.
O carvão hulha (também chamado de carvão betuminoso) e o carvão antracito diferem, sobretudo, em termos de teor de carbono e valor energético. O antracito, com mais de 80% de carbono, é rígido, escuro e compacto, gerando mais calor por unidade de peso devido ao seu alto teor de carbono, tornando-se assim uma fonte de combustível mais eficiente (5).
Por outro lado, o carvão hulha, com 80% de carbono, é de qualidade inferior ao antracito, queimando com uma chama amarela e produzindo fuligem e fumaça. Ele apresenta menor teor de carbono e maior conteúdo de umidade e cinzas em comparação ao antracito (5).
De acordo com informações de 2021 fornecidas pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), cerca de 23% da produção global de hidrogênio deriva do carvão mineral. Embora nem todo hidrogênio originado a partir do carvão seja classificado como hidrogênio marrom, os impactos desse método de produção são evidentes e têm presença notável no panorama energético.
O dióxido de carbono é um gás de efeito estufa que causa efeitos significativos no meio ambiente quando se acumula na atmosfera, amplificando o efeito estufa e, consequentemente, agravando as mudanças climáticas prejudiciais à sustentação da vida humana e de várias outras espécies (6).
Dessa forma, fabricar hidrogênio marrom é insustentável do ponto de vista ambiental e econômico, pois é uma fonte de energia não renovável e prejudicial, sobretudo a longo prazo.
Como mencionado acima, diversas tecnologias podem ser empregadas para gerar hidrogênio. O hidrogênio verde é uma fonte de energia mais ecológica, pois sua obtenção ocorre a partir da água, com a eletrólise sendo alimentada por energia solar ou eólica. Além disso, outra alternativa seria explorar reservas naturais de hidrogênio, este conhecido como hidrogênio branco, geológico ou natural.
Estudos da EPE ressaltam, entretanto, que 73% da produção mundial de hidrogênio provém da Reforma a Vapor do Metano (SMR em inglês). O hidrogênio produzido a partir do SMR é denominado hidrogênio azul, e sua tecnologia permite a captura de CO2 após a produção. Embora tal método seja mais amigável ao meio ambiente, o hidrogênio azul é dependente de matéria-prima fóssil (gás natural) para ser obtido, tornando-a insustentável a longo prazo.
Assim sendo, em um contexto de geração sustentável de energia limpa, optar por diferentes formas de hidrogênio é considerado mais benéfico do ponto de vista socioambiental.
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