Não só o hidrogênio verde: há toda uma paleta de cores que especifica qual é o mais e o menos poluente

Muitas vezes falamos de hidrogênio verde, cuja produção vem de energias renováveis. Mas  há toda uma “paleta de cores” que pretende dar informações sobre como o hidrogênio é produzido, as fontes de energia utilizadas e sua neutralidade climática. Estamos revisando.

Do verde ao cinza: as diferentes "cores" do hidrogênio

O hidrogênio é o elemento químico mais abundante na natureza e  um recurso crucial para a transição energética. Em condições normais encontra-se em estado gasoso, é insípido, incolor e inodoro e não é encontrado livremente no meio ambiente, mas está associado a outros elementos como a água (H₂O)  formando compostos orgânicos.

Como não é um combustível que pode ser retirado diretamente da natureza, para ser usado em aplicações energéticas ele deve primeiro ser liberado ou separado do restante dos elementos,  por isso deve ser "produzido" ou fabricado.

O hidrogênio pode ser produzido a partir de diferentes matérias-primas, diferentes fontes de energia e por diferentes processos. Dependendo da matéria-prima e da fonte de energia utilizada para produzi-la, podemos falar de  processos 100% renováveis, 100% fósseis ou híbridos  em uma determinada porcentagem. Vemos isso no diagrama a seguir :

A cor atribuída ao hidrogênio nada mais é do que uma forma simples de  classificá-lo com base em sua origem  e na quantidade de dióxido de carbono liberado quando é gerado.

Ou seja, é uma forma simples de saber “o quão limpa está a sua produção”, mesmo que a escala de cores ainda não esteja completamente homogeneizada. O mais comum é o seguinte :

Hidrogênio cinza, o mais comum

Atualmente, 70 a 75 milhões de toneladas  de hidrogênio, principalmente cinza (de metano ou carvão),  são produzidas a cada ano no mundo. Para obter este tipo de hidrogênio, utiliza-se metano CH4 ou gás natural utilizando a técnica de “reforma a vapor”.

É um processo barato, mas consome muita energia porque requer pressões e temperaturas muito altas de 800 a 900 ºC e, além disso, libera muitos gases de efeito estufa (para produzir uma tonelada de 'H₂ cinza, 9 a 12 toneladas de H2CO2 são emitidos).

Hidrogênio verde, mais limpo e mais caro

O hidrogênio verde é o hidrogênio produzido quase sem  emissões nocivas de gases de efeito estufa, usando eletricidade de fontes de energia renováveis, como  energia solar ou eólica. Isso é possível graças aos eletrolisadores que usam uma reação eletroquímica para dividir as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio.

É o processo mais caro,  mas espera-se que seu preço caia com a queda dos custos de energia renovável e eletrolisadores. Além disso, estamos investindo cada vez mais no seu desenvolvimento e nas infraestruturas necessárias para produzi-lo em abundância.

Outra variedade de hidrogênio verde é aquela produzida a  partir do biogás  da pecuária, resíduos agrícolas e/ou urbanos.

Hidrogênio azul, do gás natural

O hidrogênio azul é produzido principalmente a partir do gás natural por um processo semelhante ao do hidrogênio cinza, embora, ao contrário deste último, algumas ou todas as emissões de CO₂ emitidas sejam armazenadas e reutilizadas por meio de um sistema de captura de carbono.

Posteriormente, esse carbono obtido pode ser utilizado para outros fins, como  a produção de combustíveis sintéticos. É considerado um método viável para reduzir as emissões a curto e médio prazo.

Hidrogênio preto e marrom, o mais poluente

O hidrogênio marrom  é o oposto do verde , pois é obtido a partir do processo de aquecimento de carvão preto, carvão ou linhita a mais de 700 ºC. Obtém-se assim um gás do qual se extrai o hidrogénio. 

É a forma de produção mais antiga e, devido às suas emissões de CO₂, é  a mais prejudicial ao meio ambiente.

Hidrogênio rosa, turquesa, amarelo ou branco, o mais experimental

O hidrogênio  rosa  é gerado por eletrólise alimentada por energia nuclear. Também pode ser chamado de hidrogênio roxo ou hidrogênio vermelho.

Quanto ao  hidrogênio turquesa , é um meio mais ou menos recente e experimental de obtenção de hidrogênio, pois ainda não foi testado em larga escala. Essencialmente, a turquesa de hidrogênio é feita por um processo chamado “pirólise de metano”, que requer temperaturas de cerca de 1.000 graus Celsius.

Em vez de gerar um subproduto de CO₂ como o hidrogênio cinza, produz um resíduo sólido de carbono que não contribui para o efeito estufa. No futuro, o hidrogênio turquesa pode ser atualizado como hidrogênio de baixa emissão, dependendo se o processo térmico é alimentado por energia renovável e o carbono é armazenado ou usado permanentemente.

Por outro lado, quando a eletricidade utilizada para realizar a hidrólise vem de um mix de várias fontes – renováveis ​​ou não –, falamos de  hidrogênio amarelo.

Por fim,  o hidrogênio branco  é um  hidrogênio geológico natural  encontrado em depósitos subterrâneos e que é criado por fraturamento (injeção de um fluido composto principalmente de água, em alta pressão, em formações rochosas para abrir rachaduras para que o gás escape).

Atualmente, não há nenhuma estratégia para explorar este método de produção de hidrogênio no momento

As diferentes maneiras de produzir hidrogênio

Como podemos ver, o hidrogênio pode ser produzido a partir de diferentes matérias-primas, diferentes fontes de energia e por diferentes processos.

Assim, dependendo da matéria-prima e da fonte de energia utilizada para produzi-la, podemos falar de  processos 100% renováveis, 100% fósseis ou híbridos  em uma determinada porcentagem.

De acordo com os  últimos relatórios da Agência Internacional de Energia Renovável  (IRENA), para cumprir as metas de redução de emissões dos acordos de Paris, será necessária uma expansão maciça da produção de hidrogênio nos próximos anos.

Além disso, deve ser sustentável, pois até 2050 a produção de hidrogênio deve aumentar para 614 milhões de toneladas. Segundo a IRENA, dois terços desse hidrogênio (409,3 milhões de toneladas) seriam produzidos a partir de energias renováveis ​​e o terço restante seria azul, a partir de gás natural com captura e armazenamento de carbono.

Embora na última década tenha começado a ganhar importância, a relação entre o hidrogênio e a indústria é antiga: esse gás é usado como combustível desde o início do século XIX para carros, aeronaves e até naves espaciais.

E é que é uma fonte de energia limpa que emite apenas vapor de água e não deixa nenhum resíduo no ar,  ao contrário do carvão e do petróleo.

Desde 1975, sua demanda global como combustível aumentou exponencialmente, chegando a  110 milhões de toneladas por ano registradas em 2019,  segundo a  Agência Internacional de Energia (AIE).

A descarbonização  global  vai promover o desenvolvimento de novas formas de produção de hidrogénio verde, sem dúvida um dos combustíveis do futuro e uma das grandes alternativas à eletrificação (não só ao nível da mobilidade, mas também para determinados  processos industriais ou para  o transporte  pesado).