O cientista de pesquisa Emre Gençer descreve a produção de hidrogênio baseada em gás natural com captura e armazenamento de carbono, e o papel que o hidrogênio desempenhará na descarbonização de nossos sistemas de energia.
Nos últimos anos, a energia do hidrogênio tornou-se cada vez mais um aspecto mais central da transição para a energia limpa. O hidrogênio pode produzir energia limpa e sob demanda que poderia complementar fontes de energia renováveis variáveis, como energia eólica e solar. Dito isto, os caminhos para a implantação do hidrogênio em escala ainda precisam ser totalmente explorados. Em particular, a forma ideal de produção de hidrogênio permanece em questão.
O cientista de pesquisa do MIT Energy Initiative Emre Gençer e pesquisadores de uma ampla gama de instituições acadêmicas e de pesquisa globais publicaram recentemente “Sobre os impactos climáticos da produção de hidrogênio azul”, uma análise abrangente de avaliação do ciclo de vida do hidrogênio azul, um termo que se refere ao gás natural. produção baseada em hidrogênio com captura e armazenamento de carbono. Aqui, Gençer descreve o hidrogênio azul e o papel que o hidrogênio desempenhará de forma mais ampla na descarbonização dos sistemas de energia do mundo.
P: Quais são as diferenças entre o hidrogênio cinza, verde e azul?
R: Embora o hidrogênio não gere emissões diretamente quando usado, a produção de hidrogênio pode ter um enorme impacto ambiental. As cores do hidrogênio são cada vez mais usadas para distinguir diferentes métodos de produção e como proxy para representar o impacto ambiental associado. Hoje, cerca de 95% da produção de hidrogênio vem de recursos fósseis. Como resultado, as emissões de dióxido de carbono (CO2) da produção de hidrogênio são bastante altas. O hidrogênio cinza, preto e marrom se refere à produção baseada em fósseis. O cinza é a forma mais comum de produção e vem do gás natural, ou metano, usando a reforma do metano a vapor, mas sem capturar CO2.
Existem duas maneiras de avançar para a produção de hidrogênio mais limpa. Uma delas é aplicar a captura e armazenamento de carbono aos processos de produção de hidrogênio baseados em combustíveis fósseis. A produção de hidrogênio à base de gás natural com captura e armazenamento de carbono é chamada de hidrogênio azul. Se quantidades substanciais de CO2 da reforma do gás natural forem capturadas e armazenadas permanentemente, esse hidrogênio poderia ser um transportador de energia de baixo carbono. A segunda maneira de produzir hidrogênio mais limpo é usando eletricidade para produzir hidrogênio por meio de eletrólise. Nesse caso, a fonte da eletricidade determina o impacto ambiental do hidrogênio, sendo o menor impacto obtido quando a eletricidade é gerada a partir de fontes renováveis, como eólica e solar. Isso é conhecido como hidrogênio verde.
P: Quais insights você obteve com uma avaliação do ciclo de vida (LCA) do hidrogênio azul e outros sistemas de energia de baixo carbono?
R: A mitigação das mudanças climáticas requer uma descarbonização significativa da economia global. A estimativa precisa das emissões cumulativas de gases de efeito estufa (GEE) e seus caminhos de redução é fundamental, independentemente da fonte de emissões. Uma abordagem de ACV permite a quantificação do ciclo de vida ambiental de um produto comercial, processo ou impacto de serviço com todas as etapas (do berço ao túmulo). A comparação baseada em LCA de caminhos alternativos de energia, opções de combustível, etc., fornece uma comparação completa de opções de energia de baixo carbono. No contexto do hidrogênio de baixo carbono, é essencial entender o impacto de GEE das opções da cadeia de suprimentos. Dependendo do método de produção, a contribuição dos estágios do ciclo de vida para as emissões totais pode variar. Por exemplo, com a produção de hidrogênio baseada em gás natural, as emissões associadas à produção e transporte de gás natural podem contribuir significativamente com base em suas taxas de vazamento e queima. Se essas taxas não forem contabilizadas com precisão, o impacto ambiental do hidrogênio azul pode ser subestimado. No entanto, o mesmo raciocínio também é verdadeiro para a produção de hidrogênio baseada em eletricidade. Se a eletricidade não for fornecida a partir de fontes de baixo carbono, como eólica, solar ou nuclear, a intensidade de carbono do hidrogênio pode ser significativamente subestimada. No caso da energia nuclear, há também outras considerações de impacto ambiental.
Uma abordagem de ACV – se realizada com limites de sistema consistentes – pode fornecer uma comparação precisa do impacto ambiental. Deve-se notar também que essas estimativas só podem ser tão boas quanto as suposições e correlações usadas, a menos que sejam apoiadas por medições.
P: Quais condições são necessárias para tornar a produção de hidrogênio azul mais eficaz e como ela pode complementar outras vias de descarbonização?
R: O hidrogênio é considerado um dos principais vetores para a descarbonização de setores de difícil abatimento, como o transporte pesado. Atualmente, mais de 95% da produção global de hidrogênio é baseada em combustíveis fósseis. Na próxima década, grandes quantidades de hidrogênio devem ser produzidas para atender a essa demanda prevista. É muito difícil, senão impossível, atender a essa demanda sem alavancar os ativos de produção existentes. A opção imediata e relativamente econômica é modernizar as plantas existentes com captura e armazenamento de carbono (hidrogênio azul).
O impacto ambiental do hidrogênio azul pode variar em grandes faixas, mas depende apenas de alguns parâmetros-chave: a taxa de emissão de metano da cadeia de fornecimento de gás natural, a taxa de remoção de CO2 na planta de produção de hidrogênio e a métrica de aquecimento global aplicada. A reforma de última geração com altas taxas de captura de CO2, combinada com o fornecimento de gás natural com baixas emissões de metano, reduz substancialmente as emissões de GEE em comparação com a reforma convencional de gás natural. Sob essas condições, o hidrogênio azul é compatível com economias de baixo carbono e apresenta impactos de mudanças climáticas na extremidade superior da faixa daqueles causados pela produção de hidrogênio a partir de eletricidade de base renovável. No entanto, nem as atuais vias de produção de hidrogênio azul nem verde produzem hidrogênio totalmente “zero líquido” sem remoção adicional de CO2.
Publicado em 20/10/2022 07h55
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