O que é o hidrogênio e ele pode realmente se tornar uma solução para a mudança climática?

O hidrogênio, ou H₂, está recebendo muita atenção ultimamente, à medida que os governos dos EUA, Canadá e Europa empurre para cortar as suas emissões de gases com efeito de estufa.

Mas o que é exatamente o H₂ e é realmente uma fonte de energia limpa?

Eu me especializo em pesquisando e desenvolvendo técnicas de produção de H₂.Aqui estão alguns fatos importantes sobre esse produto químico versátil que poderá desempenhar um papel muito maior em nossas vidas no futuro.

Então, o que é hidrogênio?

Hidrogênio é o elemento mais abundante do universo, mas por ser tão reativo, não é encontrado sozinho na natureza.Em vez disso, está normalmente ligado a outros átomos e moléculas da água, do gás natural, do carvão e até da matéria biológica, como plantas e corpos humanos.

O hidrogênio pode ser isolado, entretanto.E por si só, a molécula de H₂ tem um grande impacto como transportador de energia altamente eficaz.

Já é usado na indústria fabricar amônia, metanol e aço e em refinar petróleo bruto.Como combustível, pode armazenar energia e reduzir as emissões dos veículos, incluindo autocarros e navios de carga.

O hidrogénio também pode ser utilizado para gerar electricidade com emissões de gases com efeito de estufa mais baixas do que as centrais eléctricas a carvão ou a gás natural.Esse potencial está recebendo mais atenção à medida que o NÓS.governo propõe novas regras isso exigiria que as centrais eléctricas existentes reduzissem as suas emissões de dióxido de carbono.

Por poder ser armazenado, o H₂ pode ajudar a superar problemas de intermitência associados a fontes de energia renováveis, como eólica e solar.Também pode ser misturado com gás natural em centrais eléctricas existentes para reduzir as emissões da central.

O uso de hidrogênio em usinas de energia pode reduzir as emissões de dióxido de carbono quando misturado ou sozinho em turbinas especializadas, ou em células de combustível, que consomem H₂ e oxigênio, ou O₂, para produzir eletricidade, calor e água.Mas normalmente não é totalmente isento de CO₂.Isso ocorre em parte porque isolar o H₂ da água ou do gás natural consome muita energia.

Como o hidrogênio é produzido?

Existem algumas maneiras comuns de produzir H₂:

• Eletrólise pode isolar o hidrogênio dividindo a água – H₂O – em H₂ e O₂ usando uma corrente elétrica.

• Reforma do metano usa vapor para dividir o metano, ou CH₄, em H₂ e CO₂.Oxigênio e vapor ou CO₂ também podem ser usados ​​para este processo de divisão.

• Gaseificação transforma materiais à base de hidrocarbonetos - incluindo biomassa, carvão ou mesmo resíduos municipais – em gás de síntese, um gás rico em H₂ que pode ser utilizado como combustível por si só ou como precursor para a produção de produtos químicos e combustíveis líquidos.

Cada um tem vantagens e desvantagens.

Verde, azul, cinza – o que significam as cores?

O hidrogênio é frequentemente descrito por cores para indicar o quão limpo ou livre de CO₂ ele é.O mais limpo é hidrogênio verde.

Verde H₂ é produzido por eletrólise alimentada por fontes de energia renováveis, como eólica, solar ou hidrelétrica.Embora o hidrogénio verde seja completamente isento de CO₂, é dispendioso, cerca de US$ 4 a US$ 9 por quilograma ($2-$4 por libra) devido à alta energia necessária para dividir a água.

Outras técnicas menos intensivas em energia podem produzir H₂ a um custo menor, mas ainda emitem gases com efeito de estufa.

Cinza H₂ é o tipo mais comum de hidrogênio.É feito de gás natural através da reforma do metano.Este processo libera dióxido de carbono na atmosfera e custa cerca de US$ 1 a US$ 2,50 por quilograma (50 centavos - $ 1 por libra).

Se as emissões de CO₂ do hidrogénio cinzento forem capturadas e trancadas para não serem libertadas na atmosfera, pode tornar-se hidrogênio azul.Os custos são mais elevados, cerca de US$ 1,50 a US$ 3 por quilograma (70 cêntimos – 1,50 dólares por libra) para produzir, e as emissões de gases com efeito de estufa ainda podem escapar quando o gás natural é produzido e transportado.

Outra alternativa é hidrogênio turquesa, produzido usando recursos renováveis ​​e não renováveis.Recursos renováveis ​​fornecem energia limpa para converter metano – CH₄ – em H₂ e carbono sólido, em vez do dióxido de carbono que deve ser capturado e armazenado.Este tipo de tecnologia de pirólise ainda é novo e está estimado em custar entre US$ 1,60 e US$ 2,80 por quilograma (70 centavos – US$ 1,30 por libra).

Podemos desligar as luzes dos combustíveis fósseis agora?

Mais de 95% do H₂ produzido nos EUA hoje é o hidrogénio cinzento produzido a partir de gás natural, que ainda emite gases com efeito de estufa.

Se o H₂ poderá se tornar uma alternativa ao gás natural para a indústria de energia e outros usos, como transporte, aquecimento e processos industriais, dependerá da disponibilidade de energia renovável de baixo custo para eletrólise para gerar H₂ verde.

Dependerá também do desenvolvimento e expansão de oleodutos e outras infraestruturas para armazenar, transportar e dispensar H₂ com eficiência.

Sem a infraestrutura, o uso de H₂ não crescerá rapidamente.É uma versão moderna de “O que veio primeiro, o ovo ou a galinha?” A utilização contínua de combustíveis fósseis para a produção de H₂ poderia estimular o investimento em infraestruturas de H₂, mas a utilização de combustíveis fósseis liberta gases com efeito de estufa.

O que o futuro reserva para o hidrogênio?

Embora o hidrogênio verde e azul projetos estão surgindo, eles são pequenos até agora.

Políticas como os limites de emissões de gases com efeito de estufa da Europa e os EUA para 2022 Lei de Redução da Inflação, que oferece créditos fiscais de até US$ 3 por quilograma (US$ 1,36 por libra) de H₂, poderia ajudar a tornar o hidrogênio mais limpo mais competitivo.

A procura de hidrogénio deverá aumentar até duas a quatro vezes seu nível atual até 2050.Para que isso seja H₂ verde, seriam necessárias quantidades significativas de energia renovável, ao mesmo tempo que novas centrais eléctricas solares, eólicas e outras energias renováveis ​​estão a ser construídas para fornecer electricidade directamente ao sector energético.

Embora o hidrogénio verde seja uma tendência promissora, não é a única solução para satisfazer as necessidades energéticas mundiais e os objectivos energéticos livres de carbono.Uma combinação de fontes de energia renováveis ​​e H₂ limpo, incluindo azul, verde ou turquesa, será provavelmente necessária para satisfazer as necessidades energéticas mundiais de forma sustentável.