Enfrentar a mudança climática requer não apenas uma rede elétrica limpa, mas também um combustível limpo para reduzir as emissões de calor industrial, transporte pesado de longa distância e armazenamento de energia de longa duração. O hidrogênio e seus derivados podem ser esse combustível, argumenta um Comentário publicado em 11 de agosto na revista Joule, mas uma economia limpa nos EUA H2 exigirá uma estratégia abrangente e um plano de 10 anos. O comentário sugere que a consideração cuidadosa da futura infraestrutura de H2, incluindo produção, transporte, armazenamento, uso e viabilidade econômica, será crítica para o sucesso dos esforços destinados a tornar o H2 limpo viável em uma escala social.
“Aplaudimos a secretária de Energia dos Estados Unidos, Jennifer Granholm, por lançar o ambicioso programa Hydrogen Earthshot com uma meta de expansão agnóstica de tecnologia de produção de H2 livre de gases de efeito estufa a US $ 1 / kg antes do final desta década”, escreve Arun Majumdar, Jay Precourt Professor e codiretor do Precourt Institute for Energy da Stanford University e principal autor do comentário, além de colegas. “Programas semelhantes de P&D com objetivos de expansão técnico-econômicos são necessários para armazenamento, uso e transporte de H2. O hidrogênio Earthshot é necessário para criar uma economia de hidrogênio, mas não é suficiente.”
Cerca de 70 milhões de toneladas métricas de H2 são produzidas em todo o mundo a cada ano, com os EUA contribuindo com cerca de um sétimo da produção global. Muito desse H2 é usado para produzir fertilizantes e petroquímicos, e quase todo ele é considerado “H2 cinza”, que custa apenas cerca de US $ 1 por quilo para ser produzido, mas vem com cerca de 10 quilos de bagagem de CO2 por quilo de H2.
?Já existe uma economia H2, mas envolve muitas emissões de gases de efeito estufa?, diz Majumdar. “Quase tudo isso é baseado no H2 do metano. Uma economia limpa de H2 não existe hoje.”
Os pesquisadores têm muitas visões coloridas sobre como seria uma economia limpa de H2. “Blue H2”, por exemplo, envolve a captura de CO2 e a redução das emissões, resultando em H2 com menor emissão de gases de efeito estufa. No entanto, atualmente custa cerca de 50% mais do que o H2 cinza, sem incluir o custo de desenvolvimento dos dutos e sistemas de sequestro necessários para transportar e armazenar o CO2 indesejado.
?Para tornar o azul H2 uma opção viável, pesquisa e desenvolvimento são necessários para reduzir os custos de captura de CO2 e melhorar ainda mais a integridade da captura?, escrevem Majumdar e colegas.
Outra forma de H2 limpo – apelidado de “H2 verde” – também chamou a atenção dos cientistas. Green H2 envolve o uso de eletricidade e eletrolisadores para dividir a água, sem quaisquer subprodutos de gases de efeito estufa. No entanto, custa US $ 4 a US $ 6 por quilo, um preço que Majumdar e seus colegas sugerem que poderia ser reduzido para menos de US $ 2 por quilo com uma redução nos custos de eletricidade sem carbono e eletrolisador.
O “H2 turquesa”, que é obtido por meio da pirólise do metano, quando o metano é quebrado para gerar H2 livre de gases de efeito estufa, também está criando um burburinho no mundo da pesquisa. O co-produto de carbono sólido gerado neste processo poderia ser vendido para ajudar a compensar os custos, embora Majumdar e colegas apontem que a quantidade de carbono sólido produzida na escala necessária excederia a demanda atual, resultando na necessidade de esforços de P&D para desenvolver novos mercados para seu uso.
Seja azul, verde ou turquesa, livre de gases de efeito estufa (e, na verdade, incolor) H2 ou seus derivados podem ser usados em transporte, redução química de CO2 capturado, armazenamento de energia de longa duração em uma rede altamente dependente de energia renovável e redutores químicos para aço e metalurgia, e como calor industrial de alta temperatura para produção de vidro e cimento. Mas, para que essas aplicações se tornem realidade, a produção de H2 terá que atingir certos benchmarks de custo – $ 1 por quilograma para a produção de amônia e produtos petroquímicos ou para uso como combustível de transporte ou células de combustível.
Os pesquisadores também enfatizam que os EUA precisarão considerar como os dutos de H2 serão desenvolvidos e implantados para transportá-lo, bem como como armazenar H2 de maneira econômica em grande escala. ?O desenvolvimento e localização de uma nova infraestrutura de dutos geralmente é caro e envolve desafios de aceitação social?, escrevem Majumdar e colegas. “Portanto, é importante explorar abordagens alternativas para uma economia de hidrogênio que não exija uma nova infraestrutura de gasoduto H2. Em vez disso, vale a pena usar a infraestrutura existente para transportar a matéria-prima para H2 – rede elétrica para transportar eletricidade para divisão de água; gás natural oleodutos para transportar metano para pirólise. ”
“Embora tenha havido algum estudo sistemático de armazenamento geológico, o Serviço Geológico dos Estados Unidos deve ser encarregado de realizar uma pesquisa nacional para identificar os muitos locais onde o armazenamento subterrâneo de hidrogênio é possível, ao mesmo tempo que considera os custos de infraestrutura necessários para usar essas cavernas.” acrescentam os pesquisadores.
Publicado em 14/08/2021 19h21
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