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É o elemento mais comum no universo, um dos principais blocos de construção da vida e o combustível que faz as estrelas brilharem.
Mas o hidrogênio, um gás invisível que os especialistas dizem ser a maior parte da solução para deter a mudança climática, é surpreendentemente escasso.
O hidrogênio queima de forma limpa e pode substituir combustíveis sujos em indústrias como siderurgia e transporte marítimo, onde os processos elétricos são inadequados ou caros. Mas a molécula é tão reativa que quase nunca é encontrada em sua forma pura. Para honrar suas promessas de parar o aquecimento do planeta, os líderes mundiais precisam produzir muito mais hidrogênio – e rápido.
“Será extremamente desafiador aumentar a produção de hidrogênio renovável no ritmo necessário para evitar que o planeta aqueça menos de 1,5 grau Celsius. [2.7 Fahrenheit]”, disse Alejandro Nunez-Jimenez, que pesquisa hidrogênio no Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique.
Corrida pelo hidrogênio mais limpo
Os especialistas usam cores para se referir a diferentes maneiras de produzir hidrogênio – algumas das quais são mais limpas que outras – e discordam ferozmente sobre quais tipos devem ser suportados.
O hidrogênio verde é produzido usando eletricidade de fontes renováveis para dividir as moléculas de água em átomos de hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio cinza, que representa quase todo o hidrogênio produzido hoje, é feito com gás metano e vapor em um processo químico que emite dióxido de carbono. O hidrogênio azul é feito com o mesmo processo, mas o carbono é capturado e armazenado.
Se toda a eletricidade para produzir hidrogênio verde vier de barragens, turbinas eólicas ou painéis solares, o resultado é um combustível que não aquece o planeta. Se os engenheiros melhorarem na captura de carbono – e as empresas de gás taparem os vazamentos de metano – as emissões da produção de hidrogênio azul poderão ser baixas o suficiente para acelerar a mudança para uma economia limpa.
Mal feito, produzir hidrogênio azul pode ser mais sujo do que queimar gás fóssil diretamente.
“Muitos fatores conspiram para tornar o hidrogênio azul muito mais desafiador do que o hidrogênio renovável”, disse Nunez-Jimenez, acrescentando que poderia desempenhar um papel útil em algumas configurações.
A demanda por hidrogênio deve disparar à medida que os subsídios fluem para tecnologias limpas e os legisladores aumentam o preço da poluição da atmosfera. Nos Estados Unidos, uma lei climática aprovada em agosto impôs um preço à poluição por metano e deu incentivos fiscais para a captura de carbono. Semanas depois, a União Européia anunciou € 5,2 bilhões (US$ 5,7 bilhões) em financiamento para projetos de hidrogênio que espera dar início a investimentos privados.
Se todos os projetos planejados seguirem em frente, a produção de hidrogênio azul e verde passará de menos de 1 megaton em 2021 para cerca de 20 milhões de toneladas até o final da década, segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), organização liderada pelos ministérios de energia de nações em sua maioria ricas. Para alcançar emissões líquidas zero até 2050, o setor precisaria produzir 100 toneladas de hidrogênio azul e verde até 2030.
Por que o mundo não pode produzir mais hidrogênio verde agora?
Dois obstáculos impedem a produção de hidrogênio verde, que hoje representa menos de 1% da produção mundial de hidrogênio. A primeira é construir eletrolisadores para obter hidrogênio da água.
Eletrolisadores, que quebram moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, estão sendo construídos em taxas recordes. As instalações triplicaram entre 2020 e 2021, segundo a AIE, mas partem de uma base muito baixa e estão longe de atingir as metas climáticas.
Várias barreiras impedem a indústria, incluindo a escassez de irídio e platina. Esses metais caros são usados como catalisadores para a reação química em um tipo comum de eletrolisador.
“Se esse custo cair, o custo total também cairá”, disse Neethu Varghese, pesquisador de hidrogênio da Universidade de Gênova, na Itália.
Mas especialistas dizem que a escala do desafio é difícil de entender. Mesmo que a capacidade de eletrólise cresça tão rápido quanto a energia eólica e solar – as maiores histórias de sucesso da transição energética – o hidrogênio verde representará menos de 1% da demanda final de energia globalmente até 2035, de acordo com um estudo publicado na revista. Natureza em setembro.
Ainda assim, os cientistas encontraram tecnologias que cresceram mais rápido que as renováveis – com o suporte certo. Os Estados Unidos fabricaram aviões de combate em velocidades sem precedentes durante a Segunda Guerra Mundial. A França despejou dinheiro público em sua indústria nuclear na década de 1970. E a China coordenou a construção da maior rede ferroviária de alta velocidade do mundo em uma década.
Ao adotar uma abordagem de “emergência” para o hidrogênio verde, os formuladores de políticas poderiam fechar a lacuna entre oferta e demanda, descobriram os autores.
Escassez de energia renovável
O segundo obstáculo é o custo e a disponibilidade de energia renovável que pode alimentar o processo de forma limpa.
Em muitas regiões, o hidrogênio verde conseguiu competir com o hidrogênio cinza em custo desde que a Rússia invadiu a Ucrânia e fez disparar os preços do gás, de acordo com a AIE.
Ainda assim, construir turbinas eólicas e painéis solares suficientes para produzir hidrogênio verde é complicado. As estimativas variam de quanto é necessário até 2050, mas “descarbonizar a eletricidade e ter hidrogênio limpo significa aumentar de 15 a 20 vezes a geração renovável atual”, disse Gniewomir Flis, consultor independente de tecnologia limpa.
Existem três grandes gargalos, acrescentou. O primeiro são as matérias-primas e fábricas para construir equipamentos como pás de turbinas e painéis solares. Depois, há oposição local e regras que atrasam o planejamento. E, por último, há os altos preços da energia, que aumentam os custos de construção do hardware necessário e dificultam a obtenção de empréstimos.
Uma tábua de salvação para o gás fóssil
Ao apostar no hidrogênio verde para limpar partes da economia, os críticos disseram que os formuladores de políticas correm o risco de bloquear os combustíveis fósseis.
Na Alemanha, os políticos aprovaram gasodutos fósseis e construíram terminais de gás natural liquefeito (GNL), dizendo que agora estão “prontos para hidrogênio”. No entanto, os terminais de GNL precisarão ser substituídos e os oleodutos provavelmente precisarão ser adaptados para transportar hidrogênio, disse Flis.
“Não é preciso descrever um terminal de GNL como pronto para hidrogênio per se”, disse Flis, acrescentando que converter um para importar hidrogênio era tão difícil que era improvável que acontecesse.
Problemas semelhantes podem ocorrer em outros setores. Se os suprimentos de hidrogênio verde permanecerem curtos, as siderúrgicas que abandonarem os fornos a carvão passarão a usar gás fóssil.
Vaitea Cowan, CEO da fabricante de eletrolisadores Enapter, disse que os formuladores de políticas precisam “definir claramente o que é hidrogênio renovável” para ajudar a indústria a atrair financiamento. Eles também precisam “parar de subsidiar os combustíveis fósseis”, acrescentou.
Editado por: Jennifer Collins
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