Hidrogénio verde para reduzir emissões e cuidar do planeta

 Hidrogénio verde para reduzir emissões e cuidar do planeta

(dinamicambiental.com.br)

Henry Cavendish (explicatorium.com)

O hidrogénio (H) é uma substância gasosa, inflamável, incolor, inodora, não metálica e insolúvel na água. Este elemento forma compostos com a maioria dos elementos e está presente na água (H2O) e na maior parte dos compostos orgânicos. Tem papel particularmente relevante na química ácido-base, em que muitas reações envolvem a troca de protões entre moléculas solúveis.

Foi descoberto em Londres, na Inglaterra, em 1766, pelo químico inglês Henry Cavendish (1731-1810), ao identificar as suas propriedades, designando-o por ar inflamável. Em 1783, o químico francês Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) chamou-lhe hidrogénio.

Retrato de Antoine Laurent Lavoisier com a sua mulher,
em 1788, obra de Jacques-Louis David (1748-1825).
(Créditos de imagem: Getty Images – bbc.com)

Com uma massa atómica de aproximadamente 1,0 u (unidade de massa atómica ou Dalton), é o elemento menos denso. Geralmente, apresenta-se em forma molecular, formando o gás diatómico (H2) nas condições normais de temperatura e de pressão (CNTP).

O ponto de fusão do hidrogénio molecular é -259,2 ºC e o ponto de ebulição é -252,9 ºC. Devido às suas caraterísticas, sobretudo a capacidade de armazenar energia, é usado como combustível.

O hidrogénio pode ser usado para cozinhar e para fazer a calefação interna de casas. O aquecimento a hidrogénio foi proposto como alternativa para abastecer a maioria das residências do Reino Unido até 2050. O governo britânico pretende lançar projetos de demonstração para mostrar como o combustível pode abastecer regiões que contêm centenas de casas.

Representação do átomo de carbono-12.
A parte destacada (a verde) representa
1/12 do átomo de carbono-12, o que
equivale a 1 u. (pt.wikipedia.org)

O hidrogénio é o elemento químico que mais existe na natureza, constituindo aproximadamente 75% da massa elementar do Universo. 

Todavia, o hidrogénio elementar é relativamente raro na Terra, pelo que era, industrialmente, produzido a partir de hidrocarbonetos presentes no gás natural, tais como metano, após o que a maior parte do hidrogénio elementar é usada em cativeiro (ou seja, no lugar de produção). Assim, produz-se, normalmente, pela extração de combustíveis fósseis, através de processos químicos, mas pode extrair-se da água, por produção biológica, através de um biorreator de algas ou usando a eletricidade (eletrólise) ou o calor (termólise), ou ainda, quimicamente, por reação redox).

Londres no inverno. (Créditos fotográficos: Robert Bye –Unsplash –umsoplaneta.globo.com)

Dependendo da matéria-prima empregada na produção, os diversos tipos de hidrogénio são classificados em preto, castanho, cinza, azul, roxo, rosa, turquês, amarelo, branco e verde. 

(h2verdebrasil.com.br)

O hidrogénio verde, o que importa considerar, de momento, é o produzido quando se usa energia renovável, para promover a eletrólise da água. 

O hidrogénio verde certificado requer uma redução de emissão de >60-70% (dependendo do organismo de certificação) abaixo do limite de intensidade de emissões de referência, por exemplo, emissões de gases de efeito de estufa (GEE) de hidrogénio cinza, valores de referência, de acordo com a diretiva de energia renovável RED II, de 2018, da União Europeia (UE).

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A descarbonização do planeta é um dos objetivos estipulados por países de todo o Mundo até 2050. Nesse sentido, a descarbonização de um elemento como o hidrogénio – atualmente responsável por mais de 2% das emissões totais de dióxido de carbono (CO2) no Mundo –, que resulta no hidrogénio verde, revela-se um dos pontos-chave, para muitas aplicações: cozinha, calefação, transportes, agricultura, bem como produção de eletricidade e de água potável.  

O hidrogénio verde é uma forte alternativa, quando a eletrificação não é possível. E é eficiente e 100 % sustentável a ponto de alguns especialistas preverem que será o combustível do futuro.

(electricsummit.negocios.pt)
(getrede.ca)

A nossa forma de vida precisa de cada vez mais watts (W) para funcionar (o watt é a unidade de potência do Sistema Internacional de Unidades). As últimas estimativas da Agência Internacional da Energia (AIE), publicadas no final de 2019, vaticinam o aumento da procura global de energia, entre 25 e 30%, até 2040, o que, numa economia, até agora, dependente do carvão e do petróleo, significará mais CO2 e o agravamento das mudanças climáticas. Porém, a descarbonização do planeta propõe um mundo diferente até 2050: mais acessível, eficiente e sustentável e movido por energias limpas como o hidrogénio verde.

(www.revistarua.pt)

Para tanto, dispõe de uma tecnologia baseada na geração de hidrogénio – um combustível universal, leve e muito reativo – através do processo químico conhecido como eletrólise. Este método utiliza a corrente elétrica para separar o hidrogénio do oxigénio que existe na água. Por isso, se essa eletricidade for obtida de fontes renováveis, então produziremos energia sem emitir dióxido de carbono na atmosfera.

(brasilescola.uol.com.br)

Esta maneira de conseguir hidrogénio verde, tal como indica a AIE, pouparia os 830 milhões de toneladas anuais de CO2, que se originam quando este gás é produzido por combustíveis fósseis. Da mesma forma, substituir todo o H2 cinza mundial significaria 3.000 TWh (1012watts-hora) renováveis adicionais por ano – similar à demanda elétrica atual na Europa.

Contudo, há algumas interrogações sobre a viabilidade do hidrogénio verde pelo seu alto custo de produção. São dúvidas razoáveis que desaparecerão à medida que a descarbonização do planeta avance e, por consequência, se torne mais barata a geração de energia renovável.

(noticias.portaldaindustria.com.br)

A obtenção do hidrogénio verde por eletrólise a partir de fontes renováveis consiste na decomposição das moléculas de água (H2O) em oxigénio (O2) e hidrogénio (H2). E processa-se do seguinte modo: a água utilizada para a eletrólise deve conter sais e minerais para conduzir a eletricidade; dois elétrodos submersos na água e conectados a uma fonte de energia aplicam
uma corrente contínua; a dissociação do hidrogénio e o oxigénio acontece quando os elétrodos atraem para si os iões de carga oposta; durante a eletrólise, ocorre uma reação oxidação-redução pelo efeito da eletricidade.

(mapfre.com/pt-br)

Tal como indica a AIE, a sua procura global como combustível triplicou desde 1975, até chegar a 70 milhões de toneladas anuais, em 2018. Além disso, o hidrogénio verde é uma fonte de energia limpa que só emite vapor de água e não deixa resíduos no ar, ao contrário do carvão e do petróleo.

A relação do hidrogénio com a indústria já vem de longe. Foi usado como combustível, desde o começo do século XIX, em carros, em dirigíveis e em naves espaciais. A descarbonização da economia mundial, um processo inadiável, dar-lhe-á mais destaque; e, se a sua produção lhe reduzir o preço em 50%, até 2030 (tal como prevê o Conselho Mundial do Hidrogénio), estaremos, sem dúvida, perante um dos combustíveis do futuro.

Porém, o hidrogénio verde tem vantagens, a par de desvantagens. Do lado das vantagens, aponta-se-lhe a sustentabilidade, a 100%, visto que não emite gases poluentes nem durante a combustão nem durante o processo de produção; a armazenabilidade, pois é fácil de armazenar, o que permite a sua utilização posterior em outros usos e em momentos diferentes do da produção; e a versatilidade, uma vez que pode ser transformado em eletricidade ou em combustíveis sintéticos e ser utilizado com finalidades comerciais, industriais ou de mobilidade.

(tnsustentavel.eco.br)

No âmbito das desvantagens, sobressai o custo mais alto, já que a energia procedente de fontes renováveis, fundamentais para gerar hidrogénio verde, através da eletrólise, é mais cara de gerar, o que, por sua vez, torna mais cara a obtenção do hidrogénio; um maior gasto de energia, pois a produção do hidrogénio, em geral, e do verde, em particular, requer mais energia do que outros combustíveis; e maior atenção com a segurança, dado que o hidrogénio é muito volátil e inflamável, exigindo, por isso, requisitos de segurança elevados para evitar fugas e explosões.

O hidrogénio como combustível é uma realidade em países, como os Estados Unidos da América, a Rússia, a China, a França ou a Alemanha. Outros, como o Japão, vão mais além, pretendendo uma economia de hidrogénio. 

São três os aviões movidos a hidrogénio que a Airbus está a desenvolver. (Créditos de imagem: Airbus – dn.pt)

É possível a obtenção de eletricidade e de água potável com a reação do hidrogénio e do oxigénio numa pilha de combustível. Este processo tem sido muito útil em missões espaciais, por exemplo, ao fornecer às tripulações água e eletricidade, de forma sustentável. Por outro lado, os tanques de hidrogénio comprimido são capazes de armazenar energia, durante longos períodos de tempo, e são mais simples de manejar do que as baterias de iões de lítio, porque são mais leves.

A grande versatilidade do hidrogénio permite o seu uso nos nichos de consumo muito difíceis de descarbonizar como: o transporte pesado, a aviação ou o transporte marítimo. Há diferentes projetos neste sentido, como Hycarus e Cryoplane – promovidos pela UE –, que planeiam introduzi-lo em aviões de passageiros.

Em 2020, as principais empresas europeias anunciaram planos para mudar as suas frotas de camiões para energia de hidrogénio e já estão sendo projetadas, pela Airbus, aeronaves movidas a hidrogénio, com o lançamento planeado da primeira aeronave comercial até 2035. No entanto, a Airbus alertou que o hidrogénio não será amplamente utilizado em aeronaves antes de 2050.

São já usados, ​​às vezes, gasodutos de gás natural para transportar hidrogénio. Contudo, isso não é isento de desafios. Muitos oleodutos precisariam de ser atualizados para o transporte de hidrogénio. Por ouro lado, a indústria de gás natural e as suas infraestruturas podem representar um óbice à adoção do hidrogénio verde para países que pretendem a neutralidade carbónica. Um programa piloto em Capelle-la-Grande, na França, misturou hidrogénio na rede de gás de 100 residências. E oficinas termoelétricas a gás natural também podem ser convertidas para queimar hidrogénio, servindo para fornecer energia de reserva durante períodos de alta procura.

Um programa piloto em Capelle-la-Grande, na França, misturou hidrogénio na rede de gás de 100 residências. (lavoixdunord.fr)

O hidrogénio verde pode ser usado para produzir amoníaco verde, o principal constituinte da produção de fertilizantes. O Hydrogen Council sugeriu, em 2021, que o amoníaco verde terá custos competitivos com a amónia produzida convencionalmente (amónia cinza) até 2030.

A partir de 2020, o mercado global de hidrogénio foi avaliado em 900 milhões de dólares americanos (US$ 900 milhões) e deve atingir US$ 300 biliões, até 2050. De acordo com analistas da Fitch Solutions, o mercado global de hidrogénio pode saltar para 10%, até 2030. O número de investimentos em hidrogénio verde aumentou de quase nenhum, em 2020, para 121 gigawatts, em 136 projetos  em fases de planeamento e desenvolvimento, totalizando mais de US$ 500 biliões em 2021. Empresas de todos os países formaram consórcios para aumentar a produção do combustível cinquenta vezes, nos próximos seis anos. O mercado pode valer mais de US$ um trilião, por ano, até 2050, de acordo com Goldman Sachs.

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Aguardamos pela energia verde, a bem da saúde do planeta e da nossa; esperamos que os lóbis das indústrias fósseis não levantem uma voz perturbadora da nova era; e é desejável que os custos baixem com a generalização e com a sofisticação das tecnologias de produção e de distribuição.

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08/06/2023

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Louro Carvalho

É natural de Pendilhe, no concelho de Vila Nova de Paiva, e vive em Santa Maria da Feira. Estudou no Seminário de Resende, no Seminário Maior de Lamego e na Faculdade de Letras da Universidade de Lisboa. Foi pároco, durante mais de 21 anos, em várias freguesias do concelho de Sernancelhe e foi professor de Português em diversas escolas, tendo terminado a carreira docente na Escola Secundária de Santa Maria da Feira.

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