SOBRE O HIDROGÊNIO VERDE
SOBRE O HIDROGÊNIO VERDE
José Fernandes de Lima[1]
Os países desenvolvidos estão empenhados em diminuir a utilização de combustíveis fósseis, como forma de diminuir a emissão de carbono e evitar o aquecimento global.
A meta de longo prazo é zerar a emissão de carbono, ou seja, praticar a obtenção de carbono zero.
Para isso, foi criado um movimento de transição energética que visa a obtenção de energias limpas e renováveis. Todos os países estão tentando descobrir novas fontes de energia e novos combustíveis para serem usados no transporte de cargas e na indústria pesada.
A energia eólica e a energia solar são as duas fontes importantes que estão sendo estudadas em diversos países.
Apesar dos avanços já obtidos, essas energias ainda não constituem solução definitiva por causa dos problemas com a descontinuidade. Na falta de luminosidade e de vento, o fornecimento de energia resulta prejudicado.
Para resolver esse problema, é necessário providenciar formas de armazenamento e de distribuição da energia produzida por essas fontes para que seus usos possam se tornar viáveis no transporte de cargas e na indústria pesada.
As duas alternativas de armazenamento e distribuição mais estudadas são: a bateria elétrica e a célula a combustível (pilha de hidrogênio).
No momento atual, a principal aposta dos países centrais é o uso do hidrogênio. O hidrogênio é um combustível que pode contribuir para diminuição da emissão de carbono. O hidrogênio apresenta-se como o combustível do futuro.
O hidrogênio é o elemento químico mais abundante do universo. Mas o hidrogênio gasoso usado como combustível necessita ser produzido a partir de outros materiais.
Somente depois de armazenado em estado gasoso, o hidrogênio pode ser usado como combustível.
O uso comercial desse produto vai depender da viabilidade econômica e é nesse sentido que os países estão investindo em pesquisas.
Uma forma de produzir hidrogênio é por meio de um processo térmico. Nesse caso, o vapor reage com um combustível do tipo hidrocarboneto, produzindo hidrogênio.
As matérias primas (os combustíveis) utilizadas para fazer hidrogênio são o diesel, o gás natural, o biogás. No presente momento, 95% de todo o hidrogênio produzido vêm do gás natural. Cabe lembrar que a produção de hidrogênio por meio dos processos térmicos não está livre da emissão de carbono.
Também é possível produzir hidrogênio a partir da eletrólise da água. Esse processo é livre da emissão de carbono, pois resulta apenas na produção de água. Porém, o alto custo dos eletrodos para esse tipo de reação eletroquímica ainda é uma barreira a ser superada. Diversos estudos estão em andamento para a utilização de sistemas que utilizam eletrodos modificados com materiais mais baratos e que aumentam a eficiência na obtenção do gás hidrogênio.
A depender da fonte de energia usada para produzir o hidrogênio combustível, ele pode ser classificado com diferentes cores.
O hidrogênio produzido a partir de combustíveis fósseis é chamado de hidrogênio cinza.
O hidrogênio produzido a partir do gás natural é chamado hidrogênio azul.
O hidrogênio produzido por eletrólise da água e alimentado por energia limpa (eólica ou solar) é chamado hidrogênio verde.
O hidrogênio verde - última alternativa listada acima – contempla o interesse dos países centrais, ou seja, a produção de um combustível que seja gerado a partir de energia limpa e que não produza nenhum carbono ao ser utilizado.
Escolhidas as formas de produção do hidrogênio, o próximo passo consiste no desenvolvimento de sistemas para a utilização do mesmo como combustível.
Uma forma eficiente de uso do hidrogênio é a célula de combustível.
A célula de combustível é um sistema semelhante à pilha elétrica. Ela tem uma vantagem em relação às baterias comuns porque os reagentes podem ser armazenados fora da bateria. Isso amplia significativamente a reserva de reagentes e o tempo de duração do sistema.
A célula de combustível possui dois eletrodos, um positivo e outro negativo. O eletrodo negativo é alimentado pelo hidrogênio e o positivo recebe ar (de onde pode retirar o oxigênio).
No polo negativo, a molécula de hidrogênio sofre oxidação, libera elétrons e se transforma em H+. Os elétrons liberados caminham para o polo positivo através de um circuito externo e lá participam da nova reação. Os prótons (H+) reagem com o oxigênio e, num caminho contrário ao que acontece na eletrólise, produzem água e calor.
É assim que esse tipo de combustível gera energia sem combustão e produzindo apenas vapor de água.
O uso do hidrogênio através da célula de combustível tem uma eficiência duas e até três vezes maior do que o uso mediante combustão.
A célula de combustível é também mais adequada para o uso em transportes de cargas porque pode ser recarregada num tempo bem mais curto do que uma bateria comum.
Em 2002, O Ministério da Ciência Tecnologia e Inovação lançou o Programa Brasileiro de Hidrogênio e Sistemas de Células Combustíveis, que definiu um roteiro para estruturação da economia do hidrogênio.
Hoje, o Brasil já possui vários centros especializados na produção de células de combustível.
O uso comercial desses produtos depende fundamentalmente do estabelecimento de uma política de incentivo capaz de tornar economicamente viáveis os referidos produtos.
As facilidades que temos para produção de energia eólica e solar implicam em vantagens competitivas quando o assunto é a produção de hidrogênio verde.
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