ENERGIA LIMPA: HIDROGÊNIO

Será a produção de hidrogênio uma fonte de energia alternativa, sustentável e viável, capaz de substituir a principal fonte atual de energia proveniente de combustíveis fósseis?

A energia é essencial para o desenvolvimento de atividades industriais, abastecimento de meios de transporte, fornecimento de eletricidade para as residências, entre outras funcionalidades fundamentais e que proporcionam melhorias nos nossos dias. Segundo dados de 2016 da EPE (Empresa de Planejamento Energético), pode-se verificar que a geração de energia elétrica mundial cresceu de 8.027 Twh em 1980, para 21.532 Twh em 2012, conforme pode ser observado no gráfico a seguir.

Figura 1: Geração de Energia Elétrica por fonte (%) (Fonte: [1]).

Uma outra informação apresentada pelo gráfico acima, diz respeito ao aumento da geração de energia a partir de fontes renováveis (sol, vento, biomassa e resíduos sólidos), embora a maior fonte de energia continue sendo a partir de combustíveis fósseis. Em um mundo cada vez mais globalizado, onde diversas atividades geram algum tipo de degradação ambiental, cresce a preocupação com as questões ambientais, inclusive no setor energético.

Em 1839, William Grove durante os seus experimentos com a eletrólise da água imaginou que o processo inverso desta reação, isto é, a reação de hidrogênio com oxigênio geraria vapor de água e eletricidade. Apesar do hidrogênio ser um elemento abundante e com potencial energético, ele não é encontrado na natureza de forma pura e isolada, de modo que são necessários processos que permitam a transformação do hidrogênio em energia, sem emitir gases de efeito estufa durante o processo, para garantir a sua sustentabilidade em todas as etapas (BENELLI, 2016).

Neste contexto, a tecnologia de células a combustível de hidrogênio pode ser apresentada como uma alternativa mais limpa e eficiente, onde o princípio de funcionamento é semelhante ao da pilha, contudo há apenas a conversão de energia, sem haver armazenamento, como pode ser visto na figura a seguir.

Figura 2: Célula a Combustível de Hidrogênio (Fonte: [2]).

O princípio de funcionamento de uma célula a combustível de hidrogênio se dá pelo transporte forçado deste gás para o terminal negativo (ânodo). Ao entrar em contato com o catalisador, a molécula de hidrogênio ioniza, e libera elétrons, que contornam o eletrólito até atingir o circuito externo. O oxigênio por sua vez entra na célula pelo terminal positivo (cátodo), e na presença do catalisador sofre ionização gerando dois átomos de oxigênio, que se unem aos íons H+ presentes no eletrólito, formando água e liberando energia. O vapor de água pode ser usado para aquecimento ou para cogeração de energia (BONTURIM, 2011).

Outras formas de produção de hidrogênio são a partir da reforma a vapor do gás natural, bastante empregada em escala industrial mundialmente, possuindo destaque em países como Japão. O hidrogênio ainda pode ser gerado a partir de processos fotoeletroquímicos, biológicos e fotobiológicos a partir de bactérias e enzimas (BONTURIM, 2011).

Outros desafios são com relação ao armazenamento de hidrogênio, pois este é um elemento altamente explosivo; e ao alto valor dessa energia, já que os materiais e elementos possuem custos elevados e muitas vezes há falta de incentivo para se investir em tais tecnologias (BONTURIM, 2011). A figura a seguir apresenta algumas fontes de geração de hidrogênio, possíveis formas de armazenamento e aplicações.

Figura 3: Infraestrutura para a obtenção, armazenamento e utilização de hidrogênio (Fonte: [3]).

Pode-se concluir que há alguns impasses desde a geração do hidrogênio até o seu uso como fonte de energia, onde são necessários estudos que possibilitem avaliar quais as melhores rotas de obtenção e armazenagem de hidrogênio, e que concomitantemente apresentem viabilidade econômica, permitindo a sua competição no setor energético frente as principais fontes de geração de energia nos dias de hoje.

Referências Bibliográficas:

[1] EPE, 2016. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2016. Disponível em: <http://www.epe.gov.br/AnuarioEstatisticodeEnergiaEletrica/Anu%C3%A1rio%20Estat%C3%ADstico%20de%20Energia%20El%C3%A9trica%202016.pdf>. Acesso em 23. jun. 2017.

[2] BERNELLI, Ana Carolina. “Novo petróleo”, hidrogênio funciona como um coringa das fontes renováveis. Gazeta do Povo – Energia e Sustentabilidade, 2016. Disponível em: <http://www.gazetadopovo.com.br/economia/energia-e-sustentabilidade/novo-petroleo-hidrogenio-funciona-como-um-coringa-das-fontes-renovaveis-1tzp2da3n1u7ildhq6ogdbfxj>. Acesso em 23. jun. 2017.

[3] BONTURIM, Everton; VARGAS, Reinaldo; ANDREOLI, Marco; SEO, Emília. Sustentabilidade: A tecnologia do hidrogênio na geração de energia elétrica. Interfacehs, v.6, n.3, p.16-25, 2011. Disponível em: <http://www.revistas.sp.senac.br/index.php/ITF/article/viewFile/233/216>. Acesso em 23. jun. 2017.

Imagem: Esquema simplificado dos componentes de uma célula unitária de célula a combustível. Disponível em <http://www.revistas.sp.senac.br/index.php/ITF/article/viewFile/233/216>. Acesso em 23. jun. 2017.

 

Juliana Targueta
Assessora do Setor Acadêmico da BetaEQ, mestranda na UFRJ.

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