O que é Hidrogênio Verde? Será ele o combustível do futuro?

Hidrogênio verde foi mencionado pelo presidente Jair Bolsonaro em sua sabatina para a eleição de 2022. Será promessa de campanha, vaporware, outro grafeno/nióbio, uma tecnologia válida ou outra coisa? Vamos entender.

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Hidrogênio Verde é o caminho! (Crédito: Editoria de Arte)

Hidrogênio é o elemento mais abundante do Universo, e o mais simples. Em seu isótopo mais comum, que compõe 99.985% de todo o hidrogênio existente, se resume a um próton e um elétron.

Estrelas dependem de hidrogênio para existirem, mesmo depois de 4,6 bilhões de anos, o nosso Sol ainda é 73.46% hidrogênio. Mesmo você, caro leitor, é feito de hidrogênio. 62% dos seus átomos são hidrogênio. Certo, isso representa só 10% da sua massa, pois o átomo de hidrogênio é extremamente leve.

Ele tem inúmeras utilidades. É com certeza o combustível do futuro, e resolverá todos os nossos problemas energéticos quando conseguirmos realizar fusão nuclear de hidrogênio em escala comercial, daqui a uns 20 anos.

Hidrogênio é um átomo de respeito (Crédito: DC)

Mesmo hoje, hidrogênio é usado, por exemplo, como combustível de foguetes. Aquele enorme tanque laranja nos ônibus espaciais levava 1.497.440 litros de Hidrogênio líquido, e 553.358 litros de Oxigênio, também líquido. Eles alimentavam os poderosíssimos motores RS-25, o equivalente a 6.777.400 HPs. Cada um dos três motores.

O New Glenn, o foguetinho de brinquedo de Jeff Bezos, é bem mais modesto, mas também usa Hidrogênio. Em comum o material resultante da queima do hidrogênio: água. Isso mesmo. Quando queimamos hidrogênio, dois átomos reagem com um átomo de oxigênio, energia é liberada e o sistema cai para um estado de baixa energia, a molécula conhecida como H₂O.

Hidrogênio – O Combustível Perfeito?

Temos uma molécula, H₂, que quando oxidada resulta em água, carbono zero. Perfeito, aquecimento global resolvido, podemos demitir o Al Gore, certo? Não exatamente. Hidrogênio tem diversos problemas.

Por ser uma molécula muito pequena, ele se infiltra nas menores frestas. Uma vedação que funciona perfeitamente para oxigênio, ou mesmo hélio, pode vazar hidrogênio, o que não é uma coisa boa.

Hidrogênio gosta de reagir com oxigênio, de forma bem dramática, e nossa atmosfera é 21% oxigênio. Muita concentração e qualquer fagulha, seja um interruptor ou inocente eletricidade estática e “Oh The Humanity!”, como demonstrado nesse vídeo do Professor Poliakoff:

Felizmente existem outras formas de utilizar hidrogênio, a melhor delas é a chamada célula de combustível, um equipamento cujo conceito surgiu em 1838, nas mãos de William Grove, mas só foram viabilizadas comercialmente bem mais tarde.

A chamada célula de combustível de Bacon não é tão deliciosa como o nome sugere. Ela foi criada em 1932 por Francis Thomas Bacon, em essência é um equipamento que utiliza uma reação química envolvendo eletrólitos, como carbonato de potássio. A célula é alimentada com hidrogênio e oxigênio. A reação química converte os elementos isolados em água, gerando calor e eletricidade.

Células de combustível são bem caras, mas algumas vezes são essenciais. A NASA usou direto a tecnologia no Programa Apollo, e vontade de trazer a tecnologia para veículos comuns não falta. Em 2003 James May, do Top Gear, resenhou o Hy Wire da GM, um protótipo de carro movido a hidrogênio:

Em 2010 ele apresentou um modelo bem mais pé-no-chão, o Honda Clarity, e eventualmente James May realizou seu sonho de comprar um carro com célula de combustível, movido a hidrogênio, o Toyota Mirai. O sonho não durou muito tempo, em 2021 ele vendeu o Mirai, mas mudou de ideia e comprou outro, aceitando o problema da falta de infra-estrutura. No Reino Unido, no total, há 15 postos de hidrogênio disponíveis para o público.

O Mirai tem autonomia de mais ou menos 500 km, armazenando 10 kg de Hidrogênio, 122 litros em dois tanques pressurizados a 1000 psi. Um botijão de gás de cozinha armazena o GLP a 300 psi.

Fora exigir mais manutenção, o carro a hidrogênio parece uma excelente proposta, mas há um problema: O hidrogênio pode ser um combustível eficiente, mas chegar até ele não é. Demanda muita energia quebrar as ligações atômicas na molécula de água, essa energia na maioria das vezes vem de fontes sujas, como hidroelétricas ou termoelétricas.

A perda também vai se acumulando. Mesmo usando energia limpa, você perde energia convertendo de eólica para elétrica, perde mais ainda convertendo de elétrica para química, produzindo o hidrogênio, e perde mais ainda ao rodar a Célula de Combustível e converter a energia química de volta em energia elétrica.

E o que é Hidrogênio Verde afinal?

Viu? Chegamos lá. A tal proposta do Brasil investir em hidrogênio verde consiste em usar nosso considerável potencial de geração de energias limpas, via fazendas solares e eólicas, e produzir Hidrogênio em escala industrial, que seria então vendido para outros países.

Há diversos projetos no papel, e a turma da propaganda já está fazendo o dever de casa, com sites explicadinhos e otimistas. Na prática, é uma tecnologia ainda muito nova. Hidrogênio é tradicionalmente produzido principalmente através da quebra de hidrocarbonetos, como subproduto da indústria petrolífera, e não é transportado para muito longe.

Hidrogênio não gosta de gasodutos, ele tem o mau hábito de vazar, e a longo prazo tem o hábito pior ainda de tornar metais quebradiços. O transporte é feito principalmente com caminhões tanques, e como prova de que a chamada Economia do Hidrogênio ainda não existe, basta dizer que existe no total UM navio-tanque especializado no transporte de hidrogênio. É o Suiso Frontier e foi lançado em 2022.

Suiso Frontier, note que não é especialmente grande (Crédito: Reprodução Internet)

Então Hidrogênio Verde não serve para nada?

Calma, também não é assim. Não é uma boa ideia produzir hidrogênio para exportar, mas o hidrogênio verde pode ser valiosíssimo se aplicado direto à indústria local.

Hidrogênio é um elemento utilíssimo, é usado direto na indústria química, e se um parque industrial usar hidrogênio verde ao invés do tradicional, contribuirá muito para a redução de emissões.

Uma área que se beneficiaria muito é a produção de amônia.

Com a fórmula NH₃, amônia é um composto essencial para a produção de fertilizantes, só o Brasil importa cerca de um milhão de toneladas de nitrato de amônia por ano. Pense na aliviada para o planeta se isso tudo for produzido com hidrogênio verde.

Dificilmente teremos uma sociedade focada no hidrogênio, a própria indústria espacial está fugindo dele direto, é um ótimo combustível, apenas um inferno para armazenar, transportar e utilizar. Metano agora é a escolha da vez, só por se tornar líquido a -82 °C, ele é muito mais civilizado do que Hidrogênio, que precisa ser armazenado a -252,87 °C.

Conclusão

Hidrogênio Verde é uma boa ideia, mas não para agora. Não existe infraestrutura, tecnologia ou demanda, ele vai sair inicialmente muito mais caro que o hidrogênio “sujo” e ninguém vai querer bancar essa conta.

Só lembrando, na Califórnia, que adora essas tecnologias verdes, só existem 56 postos de abastecimento de hidrogênio, segundo dados de 2022. Em 2021, no país inteiro, havia 45 postos. Alguns Estados como Ohio e Havaí possuem um único posto. Postos de gasolina convencional nos EUA? Mais de 140 mil.

Principalmente, nossa infra, verde ou não, está no limite, não conseguimos atender a demanda energética das indústrias e residências. Não temos energia sobrando para produzir hidrogênio, e construir parque solar para enriquecer usineiro de hidrogênio, enquanto 4 mil escolas sequer têm acesso à eletricidade, é no mínimo cruel.