O caminho para o hidrogênio verde

O potencial do hidrogênio como uma fonte de combustível limpa é enorme.

Afinal, quando o hidrogênio é queimado em uma célula combustível, o subproduto primário produzido é o vapor de água. Em quantidades suficientes, o combustível de hidrogênio poderia alimentar a rede elétrica que mantém nossas luzes acesas, aquecer os edifícios em que trabalhamos e compramos, reduzir drasticamente a pegada de carbono de nossos veículos e continuar a desempenhar o papel como uma matéria-prima importante em indústrias como química, petroquímica e produção de aço da qual todos nós dependemos.

Então, podemos nos perguntar: Por que nem todos substituem combustíveis fósseis por hidrogênio?

O próprio hidrogênio é uma fonte de combustível de queima limpa e zero carbono. Mas é normalmente produzido usando combustíveis densos em carbono, como gás natural e carvão, diretamente ou como fonte de energia usada para gerar as quantidades muito grandes de eletricidade consumidas em métodos de produção limpos.

Nos últimos anos, aproximadamente 6% do gás natural global e 2% do carvão global foram para a produção de hidrogênio, de acordo com o Fórum Econômico Mundial. As emissões resultantes de CO₂ totalizam cerca de 830 milhões de toneladas de dióxido de carbono por ano, equivalente às emissões combinadas de CO₂ do Reino Unido e Indonésia, de acordo com o mesmo relatório do Fórum Econômico Mundial.

Os métodos mais comuns de produção de hidrogênio de hoje não foram projetados tendo em mente a inovação e os aspectos da sustentabilidade. O hidrogênio verde, por outro lado, sim.

O que é hidrogênio verde?

Para ser considerado “verde”, o hidrogênio deve ser produzido usando não apenas um processo de carbono zero, mas alimentado por fontes de energia renováveis, como eólica e solar.

Como produzimos hidrogênio verde?

O método mais limpo de produção de hidrogênio é a eletrólise, usando um eletrolisador elétrico para separar moléculas de água (H₂O) em hidrogênio e oxigênio. Além disso, a pureza do hidrogênio dita o papel que pode desempenhar na economia de hidrogênio, portanto, as impurezas devem ser removidas do hidrogênio por meio de um processo de separação.

Em uma aula de ciências, podemos ter visto esse processo acontecer em um eletrolisador de pequena escala, feito de um copo cheio de água, algumas tiras de metal ou fios conectados a uma bateria e dois tubos de ensaio para coletar o hidrogênio e o oxigênio separados.

Em escala industrial, simplesmente escolher energia renovável para alimentar eletrolisadores resulta em um processo de produção de hidrogênio verde.

Quais são os usos do hidrogênio verde?

O hidrogênio verde pode ser usado em qualquer aplicação que dependa do hidrogênio produzido com métodos tradicionais intensivos em carbono. Isso significa que pode ajudar muitos setores e processos a avançar em direção à neutralidade de carbono, incluindo:

• Geração de energia
• Transportes
• Fabricação da indústria farmacêutica
• Purificação de vidro
• Refino de petróleo
• Fabrico de semicondutores

Quais são os desafios para a produção de hidrogênio verde?

Apesar de todas as suas vantagens, há alguns obstáculos a superar no caminho para o uso generalizado e economicamente viável de hidrogênio verde. Aqui estão alguns dos desafios:

A eletrólise é um processo que consome muita energia.

Até que haja fontes de energia limpa amplamente disponíveis, confiáveis e econômicas, o custo de produção de hidrogênio verde em escala permanecerá proibitivo.

A eletrólise consome muita água.

Você precisa de um suprimento significativo de água que atenda a certos padrões de pureza, o que poderia colocar limitações geográficas na localização das instalações de produção de hidrogênio verde.

A infraestrutura precisa ser construída.

Embora tenhamos uma infraestrutura robusta de gás natural, ela não pode ser facilmente reutilizada para transporte. O hidrogênio tem a tendência de tornar o aço quebradiço e sujeito a fratura, portanto, provavelmente exigirá tubulações dedicadas.

Qual é o impacto esperado do hidrogênio verde na transição energética global?

De acordo com a Revisão Global de Hidrogênio de 2022 da Agência Internacional de Energia, a demanda global de hidrogênio atingiu 94 milhões de toneladas em 2021 e estima-se que chegue a 115 a 130 milhões de toneladas até 2030. Atender às demandas futuras com métodos existentes de produção de hidrogênio, embora viável, não é uma solução sustentável.

O hidrogênio verde será fundamental para permitir a transição energética global, especialmente para fontes de energia que:

• alimentam veículos e aeronaves;
• aquecem casas e escritórios;
• geram eletricidade;
• descarbonizam processos industriais.

O que está sendo feito para acelerar a produção de hidrogênio verde?

Em meio ao esforço global para fazer a transição para um futuro com consumo menor de carbono, nossos engenheiros desenvolveram uma nova tecnologia de membrana revestida por catalisador (catalyst-coated membrane, CCM) para produção de hidrogênio verde que pode ajudar a reduzir os custos de produção, permitindo um maior desempenho do eletrolisador. Essas membranas revestidas com catalisador estão atualmente em teste com fabricantes de eletrolisadores, que permitem maior eficiência de eletrolisador e maior densidade de corrente elétrica usando tecnologia inovadora.

Além dos desenvolvimentos de CCM, nossa tecnologia de purificação de hidrogênio trabalha em alta pressão a partir de fluxos de processo contendo hidrogênio para remover traços de contaminantes, como oxigênio, água e nitrogênio. Isso permite que o hidrogênio seja recuperado e atualizado para mais de 99,9% de pureza para atender às necessidades de refino.

A Honeywell também está trabalhando em direção a um futuro de hidrogênio verde por meio de um investimento recente na Electric Hydrogen , uma empresa que está desenvolvendo uma nova geração de tecnologias de eletrolisador de alto rendimento. Nossa colaboração com a Electric Hydrogen melhorará nossa compreensão da indústria de eletrolisadores e apoiará as necessidades futuras dela com inovações como membranas revestidas com catalisador.

Para acelerar a transição para uma economia de hidrogênio verde, os Estados Unidos aprovaram recentemente a Inflation Reduction Act (Lei de Redução da Inflação) de 2022, que inclui uma série de incentivos que visam apoiar a infraestrutura de combustível alternativo, centros regionais de hidrogênio limpo e muito mais.

Juntamente com agências governamentais em todo o mundo e outras empresas do setor privado, estamos focados em superar os desafios da produção e transporte de hidrogênio verde ao longo do caminho para uma economia baseada em hidrogênio. Saiba mais sobre o que a Honeywell está fazendo para encurtar nosso caminho para o futuro do hidrogênio verde.