Como o Hidrogênio Verde Pode Ajudar na Transição Mundial para Energia Limpa

O mundo está em um processo de modificação da sua matriz energético baseada em combustíveis fósseis para uma matriz energética baseada em fontes renováveis de energia. Para tal, será necessário um enorme processo de eletrificação de todas as atividades produtivas da economia.

Porém, há setores produtivos e de transporte que são difíceis de serem eletrificados. Por exemplo, transporte naval e aéreo não podem ser facilmente eletrificados. Além disso, a produção de alumínio, ferro gusa, e mineração são atividades de energia intensiva que hoje usa combustíveis fósseis e dificilmente conseguem ser eletrificadas. São nestes setores que o hidrogênio pode eventualmente ser utilizado como fonte de energia limpa por sua capacidade de armazenamento e intensidade energética.

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo mas não em sua forma pura, então a partir da eletrólise da água com fontes energéticas sustentáveis ou do uso de combustíveis fósseis, é possível se obter essa nova fonte energética. Isso porque uma das saídas mais promissoras no campo de produção energética limpa é o uso de hidrogênio para fabricação de “power cells” (células de combustíveis) que não emitem gases de efeito estufa.

É o mais novo futuro do mercado energético da contemporaneidade, já que especialistas dizem que até 2050 a produção energética por hidrogênio é capaz de atender 24% da demanda mundial e ajudar na diminuir a emissão de CO₂ mundial a zero.

O que são o Hidrogênio Verde e o Hidrogênio Azul

O hidrogênio é um elemento que não encontramos livre em sua forma isolada no universo, mas a água (H₂O) pode passar pelo processo de separação de moléculas e resultar em 2 hidrogênios.

O processo de eletrólise funciona da seguinte forma: uma corrente elétrica é ligada a eletrolisadores que separam as moléculas de hidrogênio (2H₂) e oxigênio (O₂), nos pólos negativo e positivo respectivamente. 

É possível fazer a eletrólise a partir de energias sustentáveis, como a eólica e solar, que resulta no chamado Hidrogênio Verde (H2V). Porém esse processo exige muita energia, ainda mais em larga escala.

A maneira mais fácil de conseguir o hidrogênio é a partir dos combustíveis fósseis, principalmente o gás natural, resultando no chamado Hidrogênio Azul quando há captura de parte do CO2 da produção.

Este tipo de produto é normalmente produzido pelo processo de reforma do metano ou como resultado do refinamento de gás natural. Mas ele é considerado um produto “sujo”, pois depende inteiramente de combustíveis não-renováveis e emite muitos gases nocivos para atmosfera. Porém é um processo mais em conta para as indústrias, já que é um resultado do próprio uso do gás natural.

Por que o Hidrogênio Azul não é uma solução sustentável

O Hidrogênio Azul, mesmo que obtido mais facilmente, causa maiores danos ao meio ambiente já que necessita de combustíveis não-renováveis e o procedimento emite alta quantidade de gases de efeito estufa (carbono e metano).

As produções atuais de Hidrogênio Azul emitem 10kg de CO2 para cada 1kg de hidrogênio. Por mais que algumas indústrias utilizem-se do esquema de Carbono, Captura, Utilização e Armazenamento (CCUS, em inglês) como forma de diminuição de danos ao meio ambiente, este esquema não é capaz de recolher todo o carbono emitido, somente cerca de 65% a 90%. 

O custo produtivo de Hidrogênio Azul atualmente é de 1kg de hidrogênio com o custo de US$1,50 a US$3,50, incluindo US$0,50 a US$1,00 para o processo de CCUS. Isso o torna mais barato do que o Hidrogênio Verde, em que 1kg de hidrogênio custa entre US$3,00 a US$7,00 para ser extraído.

Portanto, a indústria atual iniciou os processos de mudança e transição energética a partir do Hidrogênio Azul, mas a longo prazo os impactos que a produção causa ao planeta deve ser repensada para passagem total ao Hidrogênio Verde.

Por que o Hidrogênio Verde pode ser uma peça fundamental na transição energética do mundo

A geração de energia por hidrogênio é mais eficiente do que as baseadas em combustíveis fósseis, além de ser produzida por um meio muito mais sustentável.

Além disso, como mencionando acima, o hidrogênio pode ser usado como fonte de energia para processos difíceis de serem eletrificados como o transporte marítimo, aéreo, e atividades produtivas de energia intensiva como mineração, produção de alumínio e ferro gusa.

Essa produção energética via hidrogênio pode mudar o mundo geopolítico e as relações comerciais de energia, já que possui um futuro capaz de desbancar a hegemonia do petróleo saudita e gás natural russo. Ao contrário de combustíveis fósseis, em que o mercado e o negócio depende de uma “sorte” da localização das bacias e a proximidade com as nações, o hidrogênio é o elemento mais abundante do universo e é capaz de ser extraído a partir de energias muito mais acessíveis (como eólica, que depende dos ventos, e solar, que depende somente da incidência de luz).

Isso permitirá que mais países tenham uma diversificação da produção doméstica, podendo ganhar mais importância internacional. É o caso da Namíbia, que sofre com o alto desemprego e baixo desenvolvimento de infraestruturas, mas tem um projeto de produção energética por H2V para 2026 com a geração de 18 mil trabalhos aos locais. Isso porque a cidade de Lüderitz é localizada em um deserto próximo ao mar, o que lhe permite ter alta incidência solar e ventos marítimos fortes para a produção de energia.

Além disso, é possível utilizar o excesso de produção de energia eólica e armazena-lo via o processo de produção de H2V, o que permite que países que já possuem instalações de energia eólica possam ingressar nessa nova tecnologia.

Mais de 30 países já têm o projeto de aderir a produção de Hidrogênio Verde, o que permitirá uma globalização e criação de um novo mercado competitivo de uma energia 100% sustentável.

Além disso, ao final de 2023, cientistas franceses fizeram uma descoberta notável ao identificar um vasto depósito de hidrogênio enquanto conduziam pesquisas em busca de metano na Bacia da Lorena, no nordeste da França.

Esta descoberta inesperada foi apontada como a maior reserva natural de hidrogênio já encontrada, projetando-se que contenha aproximadamente 250 milhões de toneladas do gás, o que seria suficiente para suprir a demanda global por mais de dois anos.

Diante desse contexto, surge a perspectiva de uma possível “corrida do ouro”, com empresas e investidores explorando oportunidades em depósitos de hidrogênio ao redor do mundo, embora desafios como a inexistência de um mercado consolidado possam impactar o desenvolvimento acelerado dessa indústria.

O Hidrogênio Verde como uma MEGA bateria

A eficiência da energia por hidrogênio é tão alta que possui um potencial energético cerca de três vezes maior que o petróleo e o gás natural.

Já existem registros do uso de hidrogênio como fonte de energia. O óleo de hidrogênio, por exemplo, é utilizado na indústria para o refinamento de petróleo, tratamento de metal, produção de fertilizantes e processamento alimentício. A própria NASA utiliza o hidrogênio como combustível para foguetes desde 1950, sendo uma das primeiras iniciativas a utilização de baterias de hidrogênio. 

As pequenas baterias de hidrogênio podem ser utilizadas em celulares, computadores e equipamentos militares e as grandes baterias podem chegar a fornecer eletricidade para redes de energia, pode servir enquanto combustível de transportes de cargas, levar energia a lugares que não tem redes e até funcionar enquanto geradores para edifícios em caso de emergência.

Nos Estados Unidos, até o fim de Outubro de 2021, eles possuíam 166 power cells em 133 lugares, gerando cerca de 260 megawatts (MW). Eles tem projeto para produzir 485 MW com os projetos de combustão de 5% de hidrogênio e 95% de gás natural para gerar ainda mais energia.

As power cells renováveis podem ser muito úteis para o armazenamento do excesso de produção de energia que as fontes renováveis produzem, principalmente a eólica. Ela converte eletricidade em hidrogênio por eletrólise de água, armazena o hidrogênio e, mais tarde, fornece-o a uma bateria para gerar energia elétrica. Mesmo tendo uma grande perda de energia armazenada ainda consegue despachar 30% do excesso de energia.

Limites do Hidrogênio Verde como fonte de energia sustentável

O maior problema do uso do Hidrogênio Verde na produção energética é o custo da infraestrutura.

As energias sustentáveis como a solar e eólica ainda são novas e, por mais que tenham um custo mais reduzido nesses últimos anos, ainda é mais caro do que as energias não-renováveis que já estão no mercado por mais tempo.

Mas, além disso, o Hidrogênio Verde é mais uma das energias sustentáveis novas, que talvez quando obter mais investimento dos governos o custo abaixe, mas não é o lugar em que se encontra atualmente. Se o custo agora é de US$3,00 a US$7,00, existem previsões de que até 2050 cairia para US$1,00 a US$2,00.

O que mais pesa na produção de energia por H2V são os eletrolisadores, que são equipamentos mais caros para conseguir produzir hidrogênio em larga escala, mas que com maior investimento podem ficar mais acessíveis também.

Novidades no mercado sempre iniciam com um preço maior e custo alto, mas desde que haja demanda para seu uso e mais nações embarcarem nessa investida é possível reverter a situação para um lugar muito mais fácil de obter e aí sim ter realmente uma mudança de cenário.

Quais os países que podem se tornar potências energéticas na produção de Hidrogênio Verde e como isso afetaria o equilíbrio de poder no mundo energético

O incentivo à energia mais sustentável já vem sendo adotado por companhias de petróleo como a Repsol, BP e Shell. Além disso, diversos países já pensam em diversificar a produção nacional de energia para adotar o H2V.

A União Europeia em 2020 fez promessa de investir 430 bilhões de dólares em Hidrogênio Verde até 2030. Eles buscam instalar eletrolisadores de 40 gigawatts nos próximos 10 anos para conseguir cumprir sua meta de impacto neutro no clima até 2050.

O governo de Joe Biden nos EUA também se comprometeu em garantir uma baixa do custo de produção de hidrogênio verde para uma média de preço igual ao hidrogênio convencional em uma década.

A Austrália é um dos países com maior projeto de adesão ao H2V, com pelo menos 5 construções utilizando seus campos de energia eólica e solar. O maior dos projetos é o Asian Renewable Energy Hub, na Austrália Ocidental, onde os eletrolisadores seriam capazes de gerar 14 GW, com investimento de US$36 bilhões até 2027-2028. Os outros projetos ainda estão em fase inicial mas poderão produzir 13,1 GW se passarem por aprovação. Assim, a Austrália é o grande pólo de produção de H2V sendo chamada de “a Arábia Saudita do Hidrogênio Verde”.

Com os projetos da Shell, a Holanda está no processo de criação e construção de eletrolisadores com geração de ao menos 10 GW, no NortH2 no Porto do Ems. Suas previsões são de 1 GW até 2027 chegando a 4 GW em 2030, por energia eólica offshore. O objetivo será utilizar esse hidrogênio para abastecer a indústria na própria Holanda e também na Alemanha.

Por vez, a Alemanha também está no processo de aderir ao H2V, sendo o maior projeto o AquaVentus no Mar do Norte em que haverá a construção de uma base que produzirá 10 GW até 2035, com apoio da iniciativa privada para o aproveitamento dos ventos da região para energia eólica. Outro projeto menor será em Rostock, no litoral norte, liderado pela empresa local RWE que dará mais 1 GW de energia sustentável.

O maior produtor atual de hidrogênio é a China, que utiliza hidrocarbonetos para gerar energia. Mas, visando entrar no campo do Hidrogênio Verde, eles possuem um projeto na Mongólia Interior (região autônoma da China) liderado pela estatal Beijing Jingneng que investirá US$3 bilhões para um potencial de 5 GW até o fim de 2022 por energia solar e eólica no norte do país.

A Árabia Saudita, líder no mercado de petróleo, não pensa em ficar de fora desse novo investimento e possui o projeto Helios Green Fuels com base na “cidade inteligente” de Neom no Mar Vermelho em Tabuk. Com US$5 bilhões eles têm o plano de instalação de eletrolisadores que gerariam 4 GW até 2025 via eólicas e fotovoltaicas para produzir hidrogênio a partir da água do mar.

A promessa da América Latina está no Chile e na sua produção de hidrogênio via energia solar. Eles apresentaram em Novembro de 2020 uma “Estratégia Nacional de Hidrogênio Verde” com dois principais projetos: HyEx, da empresa chilena de mineração Enaex com apoio da empresa francesa de energia Engie; e o Highly Innovative Fuels (HIF) de diversas empresas de energia e tecnologia. O HyEx estará no norte do Chile, com uso de energia solar para eletrolisadores com geração de 1,6 GW, com piloto inicial de 16 MW até 2024,  e objetivo de Hidrogênio Verde ser utilizado na mineração. O HIF utilizará de energia eólica na região de Magalhães e Antártica Chilena com início de geração de 1,25 MW mas pretensão de chegar a mais de 1 GW.

O próprio ministro de Energia do Chile, Juan Carlos Jobet, enfatizou a ambição de não somente neutralizar a emissão de carbono até 2050, mas também de se tornar uma nação central e exportadora de combustível limpo.

E os planos do Brasil para a produção de Hidrogênio Verde…

O Brasil também tem pelo menos 3 projetos de bases sendo desenhados nos portos de Pecém no Ceará, de Suape em Pernambuco, e do Açu no Rio de Janeiro, com apoio de empresas internacionais e foco para a exportação. O mais avançado até agora é o projeto cearense com apoio da empresa portuguesa EDP de R$42 milhões em eletrolisadores. Existe também a pretensão de ser a primeira produção de “ferro verde” no Ceará e no Rio de Janeiro, em parceria da White Martins e subsidiária da mineradora australiana Fortescue Metals Group. Em Pernambuco há uma parceria do Estado e as empresas Neoenergia espanhola e Qair francesa. No total, se os planos se concretizarem, será um investimento que ultrapassará US$20 bilhões.

O plano brasileiro seria utilizar-se da produção de Hidrogênio Azul, a partir das reservas de combustíveis fósseis que existem no país, como fortalecimento do mercado de exportação para transicionar ao Hidrogênio Verde e formas de energia sustentável.

Estes investimentos permitirão que outros países entrem como grandes participantes no comércio energético internacional, quebrando a hegemonia de mercado que a Arábia Saudita (e outros países do Oriente Médio) têm com o petróleo e a Rússia com seu gás natural.

A diversificação da economia pode permitir um maior crescimento a nações que estiveram à margem do mercado, e ainda utilizando de uma energia completamente limpa e sustentável. 

O Hidrogênio Verde pode mudar completamente o cenário energético internacional, podendo até ser um fator fundamental na substituição dos combustíveis fósseis por fontes de energia renováveis.