O uso de tecnologias voltadas à produção, armazenamento e aplicação do hidrogênio representa um passo estratégico na transformação energética e no enfrentamento da crise climática. Quando produzido por meio de processos sustentáveis, o chamado hidrogênio verde ou renovável, ele se torna um vetor limpo e eficiente, agregando sustentabilidade à economia e impulsionando outros combustíveis de forma mais limpa.
O hidrogênio verde é essencial por sua capacidade de descarbonizar setores difíceis de eletrificar diretamente, reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE), fortalecer a segurança energética e acelerar a transição para uma economia de baixo carbono.
Interessado no tema? Neste artigo, você vai entender o que é o hidrogênio verde, seu papel na transição energética, suas aplicações na indústria e no transporte, além do trabalho do Itaipu Parquetec nesse setor inovador. Boa leitura!
Quais são os tipos de hidrogênio existentes?
O hidrogênio pode ser classificado a partir do método de obtenção, no qual, sendo o recentemente publicado pela EPE (2021), a nomenclatura de cores pode indicar qualitativamente o quão sustentável foi o processo de produção do gás. De acordo com essa nomenclatura, os principais tipos de hidrogênio são: cinza, azul, verde, preto, rosa, turquesa e branco.
Saiba mais sobre cada um deles.
Cinza
O hidrogênio cinza é o mais comum nas indústrias petroquímica devido a sua produção ser originária do gás natural e possuir menor custo de produção.
Ele é usado como insumo químico em processos petroquímicos e, no seu uso não gera emissões de gases de efeito estufa, mas seu processo de obtenção não é livre de emissões, pois a sua obtenção por meio do gás natural usando a reforma catalítica à vapor gera, além do hidrogênio, dióxido de carbono.
Azul
O hidrogênio azul também é produzido pelo mesmo método de reforma catalítica a vapor. A diferença para o cinza é que o carbono liberado é capturado e armazenado, o que reduz as emissões na atmosfera, mas ainda ao longo do seu processo de produção ainda não o elimina por completo, sendo por isso também conhecido por “hidrogênio de baixo carbono”.
Verde
O hidrogênio verde não gera emissões em todo o seu ciclo de vida, pois utiliza energias renováveis no processo de produção, tornando-o uma verdadeira fonte de energia limpa. É feito pela eletrólise da água usando eletricidade limpa criada a partir do excedente de energia renovável da energia eólica e solar.
No Brasil, o uso de energia elétrica proveniente de fonte hidráulica também é considerado, já que em muitos casos, as usinas possuem emissões nulas de carbono.
Preto
O hidrogênio preto é obtido pelo uso de carvão como fonte primária. Dessa forma, o dióxido de carbono é liberado no ar e o hidrogênio preto é considerado o mais prejudicial ao meio ambiente. Contudo, ainda assim, o processo é utilizado em muitas indústrias.
Rosa
O hidrogênio rosa é também produzido por eletrólise cuja fonte é obtida por energia nuclear. Os especialistas também se referem à produção desse tipo de hidrogênio por métodos nucleares, como hidrogênio roxo ou vermelho.
Turquesa
O hidrogênio turquesa utiliza o processo de pirólise do metano para produzir hidrogênio. Os arranjos técnicos ainda buscam soluções para a captura e armazenamento do carbono gerado de forma ambientalmente correta.
Branco
O hidrogênio branco é naturalmente produzido em regiões subterrâneos. É extraído por meio do fracking (fraturamento hidráulico), ou seja, perfuração da terra com água pressurizada contendo areia e produtos químicos aplicados na rocha para liberar o gás.
O que é hidrogênio verde?
O hidrogênio verde é um produto de grande valor para as indústrias por ser um vetor de descarbonização, pois sua produção e uso não gera emissões de GEE.
Com isso, o hidrogênio verde foi considerado um dos pilares estratégicos para a transição energética para descarbonização da economia, conforme o Plano Nacional de Energia 2050, no Brasil, e também na União Europeia, uma vez que em 2023 foi assinado um plano de recuperação econômica pós-COVID dando continuidade ao Green Deal; a ideia é produzir 1 milhão de toneladas de hidrogênio verde por ano.
Contudo, é importante lembrar que hidrogênio não é considerado uma fonte primária de energia, mas sim um vetor de energia limpa e sustentável.
Por que produzir hidrogênio verde?
O principal motivo que justifica a produção de hidrogênio verde é a sustentabilidade.
Reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e promover a utilização de fontes de energia limpa e renovável são grandes objetivos (e desafios) das empresas preocupadas em melhorar a sociedade e o meio ambiente.
Outro ponto de destaque é a capacidade de armazenamento e transporte. O hidrogênio verde pode ser armazenado em abundância, tornando-se uma opção para guardar energia renovável gerada a partir de fontes intermitentes, como a energia solar e a energia eólica.
Como se produz o hidrogênio verde?
O hidrogênio é denominado “verde”, ou sustentável, quando a emissão global de CO2 no processo de geração é nula ou negativa. Um exemplo é a produção pelo processo da eletrólise da água (gerando como produto moléculas de hidrogênio e oxigênio) com o uso da eletricidade de origem renovável.
Confira, a seguir, algumas possibilidades de se produzir o hidrogênio verde.
Eletrólise da água
O hidrogênio verde é obtido por meio de um processo de eletrólise cuja fonte de energia se dá por processos renováveis, como a eólica ou solar. A eletrólise consiste no uso de uma corrente elétrica para quebrar eletroquimicamente a molécula de água em oxigênio (O2) e hidrogênio (H2), dois produtos não poluentes.
Aplicações do hidrogênio verde em diferentes indústrias
O hidrogênio verde já é protagonista da próxima transição energética adotada pelas principais economias do mundo. Dessa forma, o gás é central para atingir a redução de emissão de carbono na natureza e, por conseguinte, combater as mudanças climáticas.
Em entrevista, nossos especialistas do Centro de Tecnologia de Hidrogênio do Itaipu Parquetec trazem cinco possibilidades de aplicação do hidrogênio verde nos setores:
- transporte: utilizado como combustível para veículos de grande porte, como caminhões, ônibus e maquinários agrícolas. Essa tecnologia é promissora porque os veículos beneficiados obtêm autonomia semelhantes aos movidos a combustível fóssil, que é uma premissa para sua logística operacional, mas sem emitir poluentes atmosféricos
- energia: geração de energia sustentável e contínua em regiões isoladas ou desprovidas do Sistema Interligado Nacional (SIN), o hidrogênio verde é utilizado para gerar eletricidade em residências, edifícios comerciais ou indústrias. O hidrogênio verde serve também para ser armazenado como backup de energia elétrica gerada por fontes intermitentes e sazonais, como a energia eólica, a energia solar e hidráulica. Nesse caso, o hidrogênio limpo é armazenado para ser utilizado quando necessário;
- indústria: devido à sua versatilidade, pode ser matéria-prima para fertilizantes, produtos petroquímicos e materiais sintéticos.
Hidrogênio verde: por que ele promete ser tendência para o futuro?
Os especialistas do Centro de Tecnologia de Hidrogênio do Itaipu Parquetec citaram 3 motivos que fazem com que o hidrogênio verde, ou seja, produzido pela eletrólise, seja a próxima tendência do mercado:
- Sustentabilidade: é uma rota tecnológica que possibilita a escalabilidade e principalmente o aproveitamento abundante da energia elétrica limpa da matriz brasileira, pois o único resíduo gerado na obtenção do hidrogênio verde é calor;
- Estratégico: advém de recursos naturais abundantes no país (água, sol, vento, etc.);
- Segurança: é armazenável por longos períodos de tempo, garantindo segurança energética ao país;
- Versatilidade: é multipropósito devido ao seu uso como combustível (direto ou na produção) ou insumo químico.
O que tem sido trabalhado sobre hidrogênio verde no Itaipu Parquetec:
O Centro de Tecnologias de Hidrogênio do Itaipu Parquetec vem atuando na rota de eletrólise há mais de 10 anos e contém toda a infraestrutura de equipamentos para a produção, o armazenamento e a aplicação desse hidrogênio.
Conheça a rede de parcerias e inovações que a nossa equipe conquistou durante os últimos anos:
Furnas
Em parceria com o Cepel, o Centro de Tecnologias de Hidrogênio do Itaipu Parquetec está desenvolvendo para Furnas o primeiro sistema de geração de energia elétrica sustentável a partir do hidrogênio verde utilizando tecnologia inovadora para o seu armazenamento.
O objetivo desse projeto é criar um sistema de armazenamento de hidrogênio no estado sólido, uma maneira de armazenar maiores quantidades de hidrogênio de forma segura, que será integrado com uma célula à combustível de elevada eficiência para a geração de energia elétrica sustentável.
O sistema tem elevado potencial para aplicações em segurança energética. O projeto desenvolve também um sistema inteligente para o controle e gerenciamento de diferentes tecnologias de hidrogênio que será implementado na UHE de Itumbiara-FURNAS.
Empresa de Pesquisa Energética – EPE
O Itaipu Parquetec, em um acordo de cooperação com a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), tem atuado em um projeto de mapeamento do potencial energético focado em estimativas de viabilidade técnica e econômica no mercado de energia, em especial, nos temas hidrogênio, microrrede e recursos energéticos distribuídos.
Diversos resultados são esperados por meio da realização desse projeto, como melhoria da assistência e assertividade na elaboração de projetos tecnológicos com parceiros, além de proporcionar fomento e esclarecimento ao público em geral sobre o potencial energético do Brasil.
CTG Brasil
Em parceria com o SENAI-SC, o Itaipu Parquetec está desenvolvendo para o CTG Brasil o primeiro conversor de gestão inteligente para despacho de energia otimizada na produção de hidrogênio verde.
O objetivo do projeto é desenvolver o conversor multiportas para geração local de hidrogênio verde por meio da integração de sistemas fotovoltaicos, eólicos e de armazenamento de energia.
O conversor será validado na Planta Experimental do Centro de Tecnologias de Hidrogênio do Itaipu Parquetec, um espaço voltado para o desenvolvimento, demonstração e validação de tecnologias de hidrogênio.
AHK startups
Em parceria com o CIBiogas, o Itaipu Parquetec atuou junto com a Câmara de Comércio e Indústria Brasil-Alemanha (AHK Rio) no desenvolvimento do primeiro Programa de Inovação em Hidrogênio Verde no Brasil.
Quer saber mais sobre o tema? Leia aqui.
ITAE-Itaipu Parquetec estratégia
Em parceria com o ITAE (Institute of Advanced Energy Technologies) da Itália, o Centro de Tecnologias de Hidrogênio do Itaipu Parquetec publicou estratégias de como levar as pesquisas tecnológicas em hidrogênio verde como novas oportunidades de mercado.
O artigo científico foi publicado em um dos periódicos científicos mais importantes no tema, o “International Journal of Hydrogen Energy”.
Quer saber mais sobre o tema? Leia nesta reportagem.
ONU – Diálogo de Alto Nível
Em parceria com o MME, o Centro de Tecnologias de Hidrogênio do PTI participou do Diálogo de Alto Nível da ONU (Organização das Nações Unidas). O Itaipu Parquetec participou do Diálogo de Alto Nível da ONU no tema energia, apresentando ao mundo, com o Ministério de Minas e Energia, o Pacto Energético Brasileiro sobre o Hidrogênio.
Quer saber mais sobre o tema? Leia as contribuições neste texto.