Hidrogênio verde como um farol de esperança

Hidrogênio verde como um farol de esperança

O hidrogênio está disponível em abundância e em todos os lugares, mas principalmente de forma combinada. Isso torna sua produção dispendiosa e extremamente intensiva em energia. Um processo muito comum para sua produção é a eletrólise. Com o auxílio de corrente elétrica, a água é dividida em hidrogênio e oxigênio. Se essa eletricidade vier exclusivamente de fontes renováveis, como energia eólica ou solar, ela é chamada de hidrogênio verde.

No caminho para uma sociedade neutra em termos climáticos, o hidrogênio voltou ao foco nos últimos anos, apesar de seu custo relativo. Além disso, impulsionados por pioneiros visionários e com o apoio de políticos, os desenvolvimentos mais recentes prometem um verdadeiro avanço. Um dos principais players é a thyssenkrupp nucera Uhde Chlorine Engineers GmbH (tkUCE). As principais áreas da empresa incluem o desenvolvimento de processos inovadores de eletrólise para a produção de hidrogênio.

“O hidrogênio como transportador de energia ecológico possui muitos potenciais. Seu alto custo é apenas relativo. Sempre seria mais barato perfurar em busca de petróleo ou gás, mas nem o petróleo nem o gás pagam pela destruição que causam ao meio ambiente. Se pagassem, seriam subitamente muito mais caros. O hidrogênio, portanto, continua sendo a solução muito mais verde para o nosso planeta.”

- Carsten Reuter, Alfa Laval Mid Europe Key Account Manager and Patrice Bourrier, Sales Developer Hydrogen at Alfa Laval

Para evitar emissões de CO2, a thyssenkrupp nucera testa desde 2019 o uso de hidrogênio no processo de fabricação de aço em Duisburg. O único resíduo desse processo: simples vapor de água. No mesmo local, opera uma planta piloto de eletrólise alcalina de água (AWE). O projeto Carbon2Chem®, financiado pelo governo alemão, utiliza gases metalúrgicos da siderurgia para produzir produtos químicos, reduzindo as emissões de CO2 tanto na produção de aço quanto na química.

Os muitos talentos do hidrogênio

O Hidrogênio como combustível

O hidrogênio não deixa gases de escape ao ser queimado. Isso torna o gás um substituto ideal para o carvão, o petróleo e o gás natural no transporte e na indústria. Em forma comprimida, possui uma alta densidade energética e, por isso, é adequado para alimentar transportes de longa distância por terra, água e, possivelmente, até no ar. Para este fim, ele pode ser queimado ou convertido em eletricidade em uma célula de combustível. Baterias, como as usadas em carros elétricos, são pouco adequadas para longas distâncias; elas são pesadas demais e ocupam muito espaço.

O Hidrogênio como armazenamento de energia

Quanto mais energia renovável usamos, mais importante se torna lidar com as flutuações na sua disponibilidade. O hidrogênio é uma molécula que pode ser transportada e armazenada em todo o mundo — de forma completamente independente de quando e onde a fonte de energia renovável está disponível.

Amônia produzida com hidrogênio verde

A amônia não é apenas uma das substâncias químicas mais produzidas, mas também é adequada para o armazenamento de energia. Se o hidrogênio necessário para sua produção for gerado exclusivamente com a ajuda de eletricidade verde e apenas energias renováveis forem usadas no processo posterior, trata-se de amônia verde. A amônia possui uma densidade energética significativamente maior que a do hidrogênio e, portanto, é ainda mais fácil de transportar e armazenar.

Hidrogênio para produção de metanol

O CO₂ também pode ser convertido em metanol reagindo com o hidrogênio. A vantagem: o metanol é o bloco de construção básico de muitos produtos químicos do dia a dia e — assim como a amônia — é fácil de armazenar e transportar.

A eletrólise requer resfriamento e condensação. Os diversos materiais e requisitos de pressão, temperatura e resistência devem ser levados em conta. O gás hidrogênio, por exemplo, é ultra-inflamável e, sob as condições certas, reage violentamente ao entrar em contato com o ar ou oxigênio. Do lado da água, porém, as opções de purificação desempenham um papel primordial, dependendo da qualidade da água de resfriamento. Os desafios são muitos e complexos: qual vedação é a melhor? Qual material atende a todos os requisitos? Como o fouling (incrustação) pode ser melhor controlado? Como o espaço de instalação limitado pode ser otimizado?

É aqui que entra a expertise da Alfa Laval. As tarefas centrais dos trocadores de calor Alfa Laval incluem o resfriamento do hidrogênio, do oxigênio e do católito. Além disso, eles condensam a umidade tanto do hidrogênio quanto do oxigênio, para que ambas as substâncias possam ser utilizadas.

“Conhecemos a Alfa Laval há muito tempo como um parceiro confiável e competente para todas as nossas áreas de tecnologia. Na Alfa Laval, encontramos especialistas com quem podemos conversar abertamente, que lidam intensamente com nossos problemas e trabalham conosco para encontrar a melhor solução possível. A Alfa Laval, portanto, não é apenas um fornecedor de equipamentos para nós, mas também um parceiro de pensamento e de codesenvolvimento.”

- Stephan Liebscher, Supply Chain Manager Green Hydrogen at thyssenkrupp nucera UCE